Banco de Dados I – Aula 02A

Processamento centralizado

O processamento de dados era feito por uma única máquina. Na época, quem dominada o mercado eram os mainframes, onde a aplicação e os dados ficavam em um único lugar. As estações não tinham poder de processamento, a qual ficava somente em um único servidor.

O grande probema dessa arquitetura era o alto valor de hardware, principalmente o valor de um mainframe.

Arquitetura Cliente/Servidor e Aplicações de Duas Camadas

O modelo Cliente/Servidor teve como principal objetivo descentralizar o processamento centralizado que dominava na época dos mainframes. Com isso, parte do processamento é executado no cliente e parte no servidor.

Para esse modelo, é utilizado aplicações de duas camadas, permanecendo o código executável do aplicativo desenvolvido nos clientes e o banco de dados em um servidor (geralmente dedicado).

O Cliente desse modelo é responsável pela Apresentação e lógica de negócios.

O servidor de banco de dados (segunda camada, o servidor) é responsável pela persistência dos dados que a aplicação cliente envia.

Um grande problema desse modelo é a atualização dos clientes nas estações. Um bom exemplo disso seria uma grande empresa que possui mais de 1000 estações e que precisa atualizar o aplicativo cliente! (Fazer esse serviço manualmente não é nada produtivo!)

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Processamento distribuído

Processamento distribuído significa que máquinas diferentes podem estar conectadas entre si em uma rede de computadores como a internet, de tal modo que uma única tarefa de processamento de dados possa se estender a várias máquinas na rede. A comunicação entre as várias máquinas é efetuada por algum tipo de software de gerenciamento de rede.

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Aplicações em três camadas

A principal idéia desse modelo é a retirada das regras de negócio do cliente e centralizá-la em um determinado ponto, o qual é chamado de servidor de aplicação. O acesso ao banco de dados é feito por esse servidor de aplicação. A grande vantagem desse modelo em relação ao modelo Cliente/Servidor é a atualização do servidor de aplicação em um único ponto, não necessitando trocar os executáveis de todas as estações. Com isso, a camada de apresentação continua nos clientes, a camada de lógica (regras de negócio) ficam em um servidor e a camada de dados (banco de dados) ficam em outro ponto, facilitando uma boa parte da manutenção.

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Aplicações em quatro camadas

Esse modelo é uma atualização do modelo de três camadas, tendo a principal idéia de tirar a camada de apresentação do cliente e centralizá-la em um determinado ponto, sendo a grande maioria dos casos um servidor web (iis, apache, etc). Para isso, o acesso aos programas não são mais instalados nos clientes e sim acessados através de browsers, como o internet explorer, o firefox, o netscape navegator etc. Com isso, os clientes não precisam ser instalados maquina a maquina. As camadas são: cliente, que são os browsers; a camada de apresentação, que geralmente está alocada no servidor web, podendo ser composta de páginas HTML, ASP, PHP etc; camada lógica, que são alocadas as regras de negócio e a camada de dados, onde temos o servidor de banco de dados.

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Questões a considerar nos modelos de três ou mais camadas

Existem muitas vantagens referentes aos modelos de três ou mais camadas, porém o cuidado que devemos sempre ter é em relação a desempenho e dimensionamento dos equipamentos que serão os servidores. Quando estamos centralizando serviços, processamento e memória são de fundamental importância para que as aplicações possam ser executadas de maneira satisfatória. Para ser fazer um dimensionamento aproximando, é necessário saber quantos usuários irão acessar a aplicação simultaneamente, sistema operacional, recursos do servidor etc. Caso não se faça esse estudo, o perigo do mal dimensionamento é a aplicação se tornar muito lenta, causando insatisfação aos usuários.

Banco de dados livres versus banco de dados proprietários

Quando estamos implantando um banco de dados, às vezes, nos deparamos com a dificuldade de escolher um banco de dados correto para a nossa empresa. É difícil, de uma hora para outra saber qual o melhor banco a ser adotado. Temos que considerar diretamente o quanto (valor) a empresa está disposta a investir em no sistema de informação, qual o número de usuários que irão se conectar simultaneamente, a possibilidade de expansão da empresa para outros sites, quantas filiais a empresa possui, se o banco de dados vai ser centralizado ou distribuído, quantidade de dados armazenado em um determinado período etc.

Não tem como julgar simplesmente que um banco de dados é melhor que o outro antes de analisar qual a verdadeira necessidade da empresa.

Dentro dos banco de dados comerciais, os mais conhecidos e utilizados são Oracle, MS SQL Server, UDB IBM DB2, MS Access, Informix etc.

Já os banco de dados livres encontran-se o MySQL, Firebird e  PostgreSQL.

Hoje, por causa da grande perda de mercado para os bancos de dados livres, os fabricantes de banco de dados comerciais resolveram criar a versão “EXPRESS” dos seus bancos de dados comerciais, que geralmente são limitados pelo número de processadores suportados, pela quantidade de memória suportada e pelo tamanho em disco do banco de dados, porém, com custo “ZERO” dessas versões.

Exemplo de um quadro comparativo entre as versões expressas:

Banco de dados Qtd. Mem. Ram Suportada Qtd de proc. suportado Tam. BD em disco
Oracle 1 GB 1 4 GB
SQL Server 2005 1 GB 1 4 GB
IBM DB2 2 GB 2 Ilimitado
SQL Server 2008 1 GB 1 10 GB

Geralmente, as versões expressas são totalmente compatíveis com as versões comerciais, sendo muito fácil sua migração para a versão comercial.

Detalhes e características do SQL Server 2005 Express podem ser encontradas em: http://www.microsoft.com/sql/prodinfo/features/compare-features.mspx

Detalhes e caracteristicas do DB2 Express podem ser encontradas em: http://www.ibm.com/br/businesscenter/catalogo/db2_express-c.phtml

Detalhes e características do SQL Servwe 2008 Express podem ser encontradas em: http://msdn.microsoft.com/pt-br/library/ms143685(v=sql.100).aspx

http://blogs.msdn.com/b/sqlexpress/archive/2010/04/21/database-size-limit-increased-to-10gb-in-sql-server-2008-r2-express.aspx

Exercícios

Responda as questões abaixo:

  1. Qual a diferença de dados e informação?
  2. O que é se de conhecimento e como adquirimos?
  3. Para que serve um banco de dados e quais as suas principais características de um SGDB?
  4. Quais são os tipos de banco de dados e qual o tipo mais utilizado?
  5. Qual o papel do DBA e descreva algumas tarefas que o mesmo tem responsabilidade.
  6. Qual foi o principal objetivo do modelo Cliente/Servidor e qual o seu principal problema?
  7. Qual a principal diferença entre o modelo Cliente/Servidor e o modelo em 3 camadas?
  8. Por que migras as aplicações para 4 camadas?
  9. Se você fosse escolher um banco de dados, qual banco de dados escolheria? Pago ou livre?
  10. Caso você já trabalhe com algum banco de dados, qual o melhor banco de dados?

Introdução ao Banco de Dados Relacional.

Dados relacionados entre si. É uma característica fundamental dos bancos de dados modernos, ou seja, permite o inter-relacionamento existente entre os dados e a aplicação de regras de consistências.

Outra característica fundamental é a atomicidade – requisito de que certas operações sobre os dados devem ser feitas de forma conjunta e indivisível a fim de preservar a consistência da base de dados mesmo na presença de falhas no equipamento ou na comunicação com a base de dados.

Bases de dados usualmente requerem o acesso simultâneo ou concorrente por vários usuários, cujas operações podem interagir gerando inconsistências, como por exemplo, a aquisição de uma passagem aérea para dois passageiros distintos.

Tabelas

Tabelas são depósitos de informações, que podem ser entendidas como um conjunto de linhas e colunas.

As colunas de uma tabela qualificam cada elemento (no caso, a linha) com informações relacionadas ao objeto.

As tabelas são organizadas de modo a receber e manter as informações de determinadas entidades. Devemos manter em tabelas todos os atributos da entidade em questão. Como podemos verificar como no exemplo abaixo:

Abordagem Relacional: o modelo de Entidade X Relacionamento

A Abordagem Relacional é a utilização de conceitos de Entidade e Relacionamento para criar as estruturas que irão compor o banco de dados. Partindo sempre da necessidade do usuário ou grupo de usuários do sistema, iniciamos a pesquisa das necessidades de informações desses usuários.

A definição do escopo do sistema é, portanto, importante para o início do trabalho de análise de dados.

É comum no início do desenvolvimento de um sistema que não tenhamos a noção exata da tarefa a ser realizada. O maior erro nessa fase é admitir que já sabemos o que deve ser feito, seja por experiência anterior, seja por falta de tempo para conversar com os usuários do sistema.

Para minimizar esse problema, devemos criar uma estrutura gráfica que permita identificar as Entidades de um sistema e como estas se relacionam.

Nessa fase é importante saber quais informações são importantes para o sistema e que deve ser armazenado. A esta representação gráfica dá-se o nome de Modelo de Dados.

Devemos notar que o Modelo de Dados dará suporte a toda a empresa, incorporando as informações necessárias para o andamento dos negócios. Ele será composto de Entidades e Relacionamentos, daí ser conhecido por Modelo de Entidade x Relacionamento (MER)

Vantagens na utilização do Modelo de Entidade x Relacionamento:

– Sintaxe mais robusta: o modelo documenta as necessidades de informação da empresa de maneira precisa e clara;

– Comunicação com usuário: os usuários podem, com pouco esforço, entender o modelo;

– Facilidade de criação: os analistas podem criar e manter um modelo facilmente;

– Integração com várias aplicações: diversos projetos podem ser inter-relacionados utilizando-se o modelo de dados de cada um deles.

– Utilização universal: o modelo não está vinculado a um banco de dados específico, mas sim ao modelo da empresa, o que garante sua independência de implementação.

Objetivos da Modelagem de Dados

O principal objetivo da Modelagem de Dados é desenvolver um modelo que, contendo entidades e relacionamentos, seja capaz de representar os requerimentos das informações do negócio.

Veja o que poderia ser um exemplo de catálogo de CDs:

COD. NOME DO CD NOME DA MUSICA NOME DO AUTOR
01 Mais do Mesmo Será Renato Russo e …
01 Mais do Mesmo Ainda é Cedo Renato Russo e …
01 Mais do Mesmo Tempo Perdido Renato Russo
02 Bate-Boca Meninos, Eu vi Tom Jobim e …
02 Bate-Boca Eu te amo Tom Jobim e …

Um dos principais problemas relacionados com bancos de dados é redundância (repetição) de informações. Sempre que houver duas informações, nunca se saberá em qual delas pode confiar.

Imagine que na tabela exemplo alguém altere o nome do CD apenas na linha 2 para “Mais ou Menos”. Qual dos nomes estaria correto? É por isso que devemos criar um banco de dados com um mínimo de redundância, evitando esse problema.

Exatamente para evitar a redundância é que se cria uma série de tabelas no banco de dados, e não apenas uma. Naturalmente isso aumenta a complexidade da operação, mas traz uma enorme vantagem ao evitar a redundância.

Um outro objetivo é a economia de espaço. Quando se admite a redudância, é muito comum ter que repetir nomes, descrições, datas etc. Ao isolarmos essas informações em tabelas distintas e ao relacionarmos as tabelas por um código comum estamos economizando espaço de armazenamento.

No exemplo anterior, identificamos que há diversos dados redundantes: Código do CD, Nome do CD, Nome da Gravadora, preço, autor. Além do mais, a simples repetição desses campos representa um espaço gasto sem necessidade. Podemos separar as informações em mais de uma tabela, armazenando apenas uma vez cada informação distinta e relacionando as tabelas.

Exemplo: podemos criar uma tabela para armazenar os dados dos CDs (Codigo do CD, Nome do CD, Nome da gravadora e preço) e outra para armazenar as Musicas (Número da faixa, Nome, Autor e Tempo). Basta acrescentar o código do CD em Músicas e teríamos uma relação entre Música e CD. Contudo, somente isso não é suficiente.

Entidade

Entidade é um agrupamento lógico de informações inter-relacionadas necessárias para a execução das atividades do sistema. Uma entidade normalmente apresenta um objeto do mundo real ou, quando não é, contém informações relevantes às operações da empresa.

Quando transposta ao modelo físico (ao banco de dados), chamamos a entidade de tabela. Uma entidade é entendida como um objeto concreto ou abstrato do sistema. São informações necessárias e que, portanto, devem ser armazenadas.

Ao transpor o Modelo Relacional a um modelo Orientado a Objeto, a Entidade passa a ser uma Classe ou categoria do objeto ao qual agregaremos os respectivos métodos.

Cada entidade deve conter múltiplas ocorrências ou instâncias do objeto que representa. Isso não permitirá incorrer no erro de confundir a Entidade com a Instância. A entidade é a classe ou categoria (CD), e a instância é um objeto específico (no exemplo: Mais do Mesmo ou Bate-Boca).

Em resumo, podemos dizer que uma entidade  é tudo aquilo que pode ser individualizado e que possui existência própria (física ou abstrata). As entidades são caracterizadas por algumas propriedades específicas denominadas atributos. Cada atributo possui um nome e um valor específico para a entidade.

Um conjunto de entidades (CE) é um conjunto matemático no sentido de que todos os seus elementos são distintos, e não existe nenhuma ordem intrínseca entre eles. Isto implica que valores correspondentes dos atributos de duas entidades não podem ser todos iguais. Em outras palavras, a lista de atributos de um CE deve ser suficiente para caracterizar completamente qualquer entidade do conjunto.

Exemplo: Suponhamos que queremos registrar para um conjunto de pérolas as seguintes informações: cor, diâmetro, peso, lote; elas podem não ser suficiente para distinguir duas pérolas que podem ter os mesmos valores para cor, diâmetro, peso e lote. Se quisermos que essas pérolas façam parte de um conjunto de entidades, algumas propriedades teriam que ser incluídas, como local da extração, empresa, pescador etc. Um exemplo mais realista é o caso de itens fabricados em série cujos atributos mensuráveis são idênticos; nessa caso é comum distingui-los através de um número de série impresso no item – um atributo chave (chave primária)

Exemplos de Entidade

Físicas ou Jurídicas Pessoas, funcionários, clientes, fornecedores e empresa.
Documentos Ordem de compra, pedido de nota fiscal.
Local Almoxarifado e departamento.
Tabelas Classificação fiscal, centro de custo e UF
Matéria Produto e peça.

As entidades podem ser classificadas em dois tipos:

CLASSIFICAÇÃO DESCRIÇÃO
Fundamental Contém dados básicos que são resultados ou alimentadores das operações da empresa.
Associativa É formada pelo Relacionamento de duas Entidades Fundamentais sempre que estas se relacionarem de uma vez. Exemplo: autor x matéria, CD x Autor, pedido x produto etc.

Vídeo – Parte 01

Video – Parte 02

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