D. Gubiani Introduzione alle Basi di Dati 3. La porzione automatizzata di un sistema informativo viene in

Transcript

1 Università degli Studi di Udine Facoltà di Agraria CORSO DI LAUREA IN SCIENZE E TECNOLOGIE DELL AMBIENTE E DEL TERRITORIO Sistemi di Elaborazione dell Informazione alle D. Gubiani 14 ottobre 2009 D. Gubiani alle 1 Linguaggi e Utenti delle L approccio convenzionale alla gestione dei dati sfrutta gli archivi (o file) per memorizzare i dati in modo persistente in memoria di massa Problemi: - i meccanismi per l accesso e la condivisione dei dati risultano estremamente elementari (limitati) - le procedure scritte in un linguaggio di programmazione sono fra loro completamente indipendenti (moltiplicazione del codice) - i dati utilizzati da più procedure vengono replicati, introducendo ridondanze e possibili inconsistenze D. Gubiani alle 4 Linguaggi e Utenti delle Sistemi Informativi e Sistemi Informatici Ogni organizzazione è dotata di un sistema informativo per l organizzazione e la gestione delle informazioni rilevanti La porzione automatizzata di un sistema informativo viene in genere indicata con il termine sistema informatico La gestione delle informazioni comprende le seguenti operazioni: - raccogliere, acquisire - archiviare, conservare - elaborare, trasformare, produrre - distribuire, comunicare, scambiare D. Gubiani alle 2 e DBMS Linguaggi e Utenti delle Una base di dati è una collezione di dati utilizzata per rappresentare informazioni di interesse per un dato sistema informativo - grande, condivisa e persistente Un sistema di gestione di base di dati (Data Base Management System, abbreviato DBMS) è un sistema software in grado di gestire basi di dati - deve assicurare affidabilità e privatezza, - deve essere efficiente ed efficace D. Gubiani alle 5 Sistema Informatico e Gestione delle Informazioni Linguaggi e Utenti delle D. Gubiani alle 3 Linguaggi e Utenti delle Sistema di Gestione di - 1 Collezioni di dati grandi, condivise e persistenti: Grandi: una base di dati può avere dimensioni estremamente elevate, molto grandi rispetto alla memoria centrale disponibile; il DBMS deve pertanto prevedere una gestione dei dati in memoria secondaria Condivise: applicazioni e utenti diversi debbono poter accedere, secondo diverse modalità, a dati comuni, evitando ridondanze e possibili inconsistenze; il DBMS deve disporre di un meccanismo per il controllo della concorrenza Persistenti: il tempo di vita dei dati non è limitato alla sola esecuzione dei programmi che li utilizzano D. Gubiani alle 6

2 Linguaggi e Utenti delle Sistema di Gestione di - 2 Affidabilità e privatezza: Affidabilità: in caso di malfunzionamento, il DBMS deve essere in grado di conservare sostanzalmente intatto il contenuto della base di dati fornendo funzionalità di salvataggio e di ripristino Privatezza: ciascun utente deve essere abilitato a svolgere solo particolari azioni sui dati attraverso meccanismi di gestione delle autorizzazioni/privilegi e/o di controllo degli accessi D. Gubiani alle 7-1 Linguaggi e Utenti delle I dati possono essere rappresentati a livelli di astrazione diversi, mediante l utilizzo di opportuni modelli dei dati Un modello dei dati è un insieme di concetti utilizzati per organizzare i dati di interesse e descriverne la struttura in modo che essa risulti adatta alla manipolazione da parte di un dato sistema di elaborazione (modelli concettuali, modelli logici, modelli fisici) D. Gubiani alle 10 Linguaggi e Utenti delle Sistema di Gestione di - 3 Efficienza ed efficacia: Efficienza: un DBMS deve essere in grado di svolgere le operazioni richieste utilizzando un insieme di risorse (di spazio e tempo) che sia accettabile per l utente Efficacia: un DBMS deve essere in grado di aumentare la produttività dell organizzazione/degli utenti D. Gubiani alle 8-2 Linguaggi e Utenti delle I modelli possono essere di vario tipo: - modelli concettuali: sono dei modelli utilizzati per descrivere i dati di interesse in modo astratto, preciso e, al tempo stesso, intuitivo; completamente indipendenti dalla scelta del modello logico, vengono utilizzati nell interazione tra committente e progettista della base di dati - modelli logici: sono dei modelli dei dati che consentono di interagire (in modo efficiente) con la base di dati ignorando il modo in cui i dati sono fisicamente organizzati - modelli fisici D. Gubiani alle 11 DBMS Disponibili Linguaggi e Utenti delle Diversi sono i DBMS disponibili: - Access - Oracle - SQL Server - MySQL - PostgreSQL -... D. Gubiani alle 9 Modelli Concettuali dei Dati Linguaggi e Utenti delle Non sono supportati dai DBMS Sono utilizzati nelle prime fasi della progettazione di una base di dati per descrivere la realtà da modellare Il modello più utilizzato è il modello Entità-Relazioni, abbreviato ER (di recente, quale possibile alternativa, è stato proposto l utilizzo del diagramma delle classi del modello UML); possono essere, e vengono, utilizzati anche modelli orientati agli oggetti D. Gubiani alle 12

3 Linguaggi e Utenti delle Modello Concettuale Entità-Relazioni I costrutti fondamentali del modello ER (due più uno): entità e relazioni, più attributi D. Gubiani alle 13 Linguaggi e Utenti delle Modello Logico Relazionale - 2 Persona CodiceFiscale Nome Cognome RSSMRC67F78I816L Marco Rossi GLLNNA77G45K456I Anna Gialli VRDNTN56J66G878M Antonio Verdi GRGNTN81I71G987L Antonio Grigio Auto Targa Marca Modello Proprietario AG567TR Fiat Brava RSSMRC67F78I816L TR122YH Opel Vectra GLLNNA77G45K456I UD444RR Fiat Tipo VRDNTN56J66G878M PO667TR Renault Clio GLLNNA77G45K456I D. Gubiani alle 16 Modelli Logici dei Dati Linguaggi e Utenti delle Sono i modelli supportati dai DBMS Sono utilizzati per l interfacciamento con la base di dati Il modello più utilizzato è il modello relazionale, ma esistono anche altri modelli come il modello reticolare, il modello gerarchico e il modello ad oggetti D. Gubiani alle 14 Linguaggi e Utenti delle Modello Logico Relazionale - 3 Persone CodiceFiscale Nome Cognome RSSMRC67F78I816L Marco Rossi GLLNNA77G45K456I Anna Gialli VRDNTN56J66G878M Antonio Verdi GRGNTN81I71G987L Antonio Grigio Auto Possiede Targa Marca Modello Auto Proprietario AG567TR Fiat Brava AG567TR RSSMRC67F78I816L TR122YH Opel Vectra TR122YH GLLNNA77G45K456I UD444RR Fiat Tipo TR122YH VRDNTN56J66G878M PO667TR Renault Clio UD444RR VRDNTN56J66G878M PO667TR GLLNNA77G45K456I D. Gubiani alle 17 Linguaggi e Utenti delle Modello Logico Relazionale - 1 Il modello relazionale dei dati è da tempo il modello più diffuso nell ambito delle basi di dati Esso utilizza un singolo costrutto, la relazione, che consente di organizzare i dati in insiemi omogenei di record a struttura fissa Le relazioni vengono rappresentate mediante tabelle - le righe rappresentano i record - le colonne definiscono i campi dei record D. Gubiani alle 15 Schemi e Istanze - 1 Linguaggi e Utenti delle La fondamentale distinzione tra schemi e istanze: Lo schema di una base di dati è costituito dalle caratteristiche dei dati ed è sostanzialmente invariante nel tempo L istanza (o stato) di una base di dati è costituita dai valori effettivi ed è variabile nel tempo D. Gubiani alle 18

4 Schemi e Istanze - 2 Linguaggi e Utenti delle Esempio (modello relazionale). Consideriamo lo schema di una relazione dato dalla sua intestazione (nome + attributi): Persona (CodiceFiscale, Nome, Cognome) La sua istanza è costituita da un insieme di righe: RSSMRC67F78I816L Marco Rossi GLLNNA77G45K456I Anna Gialli VRDNTN56J66G878M Antonio Verdi GRGNTN81I71G987L Antonio Grigio D. Gubiani alle 19 Livelli di Astrazione - 2 Linguaggi e Utenti delle D. Gubiani alle 22 Schemi e Istanze - 3 Linguaggi e Utenti delle La controparte nel modello ER: D. Gubiani alle 20 Indipendenza dei Dati Linguaggi e Utenti delle L indipendenza dei dati permette a utenti e programmi applicativi di interagire col DBMS ad un elevato livello di astrazione Può essere caratterizzata come: - indipendenza fisica: consente di interagire con il DBMS in modo indipendente dalla struttura fisica dei dati - indipendenza logica: consente di interagire con il livello esterno della base di dati in modo indipendente dal livello logico D. Gubiani alle 23 Livelli di Astrazione - 1 Linguaggi e Utenti delle Esiste uno standard per la descrizione di un DBMS a tre diversi livelli di astrazione: - schema interno: rappresentazione della base di dati per mezzo di strutture fisiche di memorizzazione - schema logico: descrizione dell intera base di dati per mezzo del modello logico adottato dal DBMS - schema esterno: descrizione di porzioni della base di dati di interesse per mezzo del modello logico (definizione di relazioni derivate o viste) D. Gubiani alle 21 Linguaggi e Utenti delle Linguaggi per le - 1 Su un DBMS è possibile specificare operazioni di vario tipo I linguaggi per basi di dati si suddividono in due categorie: - linguaggi di definizione, o data definition language (DDL), utilizzati per specificare gli schemi logici (e le autorizzazioni per l accesso ai dati) - linguaggi di manipolazione dei dati, o data manipulation language (DML), utilizzati per l interrogazione e l aggiornamento delle (istanze di) basi di dati Alcuni linguaggi, come, ad esempio, SQL, presentano in forma integrata le funzionalità di definizione e manipolazione dei dati D. Gubiani alle 24

5 Linguaggi e Utenti delle Linguaggi per le - 2 I linguaggi per basi di dati possono essere partizionati in due classi sulla base della loro natura: - dichiarativi, che specificano le proprietà del risultato (SQL, QBE) - procedurali, che specificano le modalità di generazione del risultato (algebra relazionale) D. Gubiani alle 25 Linguaggi per - 5 Linguaggi e Utenti delle - tramite comandi simili a quelli interattivi immersi in linguaggi ad hoc (utilizzati, ad esempio, per la generazione di maschere) D. Gubiani alle 28 Linguaggi e Utenti delle Linguaggi per le - 3 L accesso ai dati può essere effettuato con varie modalità: - tramite linguaggi testuali interattivi (come SQL) SELECT Targa FROM Auto WHERE Proprietario= GLLNNA77G45K456I Targa PO667TR TR122YH D. Gubiani alle 26 Linguaggi per - 6 Linguaggi e Utenti delle - tramite interfacce amichevoli che permettono di sintetizzare interrogazioni senza usare un linguaggio testuale (come le query by example di Access) D. Gubiani alle 29 Linguaggi per - 4 Linguaggi e Utenti delle - tramite comandi simili a quelli dei linguaggi testuali interattivi immersi in linguaggi di programmazione tradizionali (come C, C++, COBOL...), detti linguaggi ospite D. Gubiani alle 27 Utenti Linguaggi e Utenti delle Varie categorie di persone possono interagire con una base di dati (con un DBMS): - l amministratore della base di dati (DBA), la persona o il gruppo di persone responsabili della progettazione e della gestione della base di dati - i progettisti e programmatori di applicazioni, che specificano e realizzano i programmi per l interazione con la base di dati - gli utenti, che utilizzano le basi di dati per le proprie attività D. Gubiani alle 30

6 Vantaggi dei DBMS Linguaggi e Utenti delle forniscono un modello uniforme e formale del dominio di interesse permettono di gestire i dati come risorsa comune permettono un controllo centralizzato dei dati permettono di ridurre le ridondanze, e, conseguentemente, le inconsistenze, attraverso la condivisione dei dati favoriscono lo sviluppo di applicazioni flessibili e facilmente modificabili attraverso l indipendenza dei dati D. Gubiani alle 31 Svantaggi dei DBMS Linguaggi e Utenti delle costi e complessità mettono a disposizione un insieme di servizi integrati non tutti necessari (non è possibile scorporarli per abbattere i costi) D. Gubiani alle 32