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Apostila de Banco de Dados do projeto JEDI
Tipologia: Manuais, Projetos, Pesquisas
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Autor Ma. Rowena C. Solamo Equipe Rommel Feria Rick Hillegas John Paul Petines Necessidades para os Exercícios Sistemas Operacionais Suportados NetBeans IDE 5.5 para os seguintes sistemas operacionais:
1. Objetivos Nesta lição veremos uma introdução a sistemas de bancos de dados. A primeira parte descreve o ambiente de banco de dados utilizando o conceito de Gerenciamento de Recursos de Informações ou IRM ( Information Resource Management ) em que as empresas tem necessidade de gerenciar seus dados e informações. A segunda seção discute o processo de desenvolvimento de bases de dados utilizando o framework a Arquitetura de Sistema de Informação ou ISA ( Information System Architecture ). Isto ajudará a entender o lugar do banco de dados no processo de desenvolvimento e manutenção de sistemas de informação em uma empresa. Ao final desta lição, o estudante será capaz de: - Descrever o ambiente de banco de dados utilizando o conceito de Gerenciamento de Recursos de Informação - Descrever a Arquitetura de Sistemas de Informação como um framework para construção de sistemas de informação - Entender a importância do banco de dados dentro do desenvolvimento geral de sistemas de informação - Discutir os processos de análise, design e implementação de um banco de dados
2. Ambiente de Bases de Dados Com o passar dos anos, as empresas perceberam a importância do dado e da informação em suas operações diárias. IRM (Gerenciamento de Recursos de Informação) é o conceito de que a informação é um recurso corporativo muito importante e deve ser gerenciado utilizando alguns princípios básicos que são utilizados para gerenciar outros ativos da companhia como pessoal, equipamento e recursos financeiros. A seguir vemos os princípios básicos do qual IRM é derivado: 1. Empresas utilizam recursos que fluem em seu ambiente 2. Meio ambiente. Provê recursos retornando ele para seu ambiente de origem 3. Existem dois tipos básicos de recursos para serem gerenciados, especificamente: ● Recursos Físicos que são, por exemplo: pessoal, materiais, máquinas, entre outros ● Recursos Conceituais como dados e informações 4. Com o crescimento das operações organizacionais, torna-se difícil gerenciar os recursos físicos utilizando observações. Portanto, gerentes de negócios são forçados a depender de recursos conceituais 5. Os mesmos princípios básicos utilizados para o gerenciamento de recursos físicos podem ser utilizados para gerenciar os recursos conceituais 6. O gerenciamento de dados e informações, envolve: ● Aquisição de dados e informações antes que sejam necessárias ● Medidas de segurança para proteger recursos contra invasão, uso indevido e destruição ● Garantia de qualidade ● Procedimentos de liberação de recursos quando não são mais necessários à organização 7. Compromisso organizacional é necessário para gerenciar os dados e informações. Para implementar IRM, as seguintes funcionalidades são consideradas: 1. Gerenciamento de operações, tais como: agendamento, planejamento de capacidade, segurança de operações e desastres de recuperação de dados e informações 2. Garantia de qualidade para garantir que informações sejam fornecidas quando necessário 3. Gerenciamento de comunicações de LAN ou WAN 4. Gerenciamento de recursos de dados tais como análise de dados, design de bancos de dados, administração de dados e administração do banco de dados 5. Gerenciamento de projeto 6. Planejamento de Sistemas de Informação corporativos 7. Desenvolvimento e manutenção de sistemas Dados são fatos acerca de pessoas, objetos e eventos. Informação, por outro lado, é o dado que foi devidamente processado e apresentado num formulário para a interpretação humana, freqüentemente com o propósito de revelar tendências e padrões. Existem 5 tarefas envolvidas na conversão de dados em informações. São eles: 1. Aquisição 2. Armazenamento 3. Manipulação 4. Recuperação
3. Arquitetura de Sistemas de Informação (ISA) Para desenvolver sistemas de informação, um framework é utilizado para fornecer uma base para o planejamento estratégico, desenvolvimento e utilização de sistemas de informação que dão suporte a visão geral dos objetivos da organização. A arquitetura de sistemas de informação é um exemplo de framework. Representa um modelo conceitual ou plano que ilustra a estrutura dos sistemas de informação que são necessários para a organização. Fornece a base para planejamentos estratégicos e comunicações para a direção de toda a tecnologia da informação e o contexto principal para a tomada de decisão em uma área. A tabela 1 descreve este framework. Dado Processos Rede 1 Escopo do negócio Lista as entidades importantes de um negócio Lista as funções que o negócio deve realizar Lista de localidades em que o negócio opera 2 Modelo do negócio Entidade de negócio e seus inter-relacionamentos Decomposição de funções e processos Links de comunicação entre as localidades do negócio 3 Modelo do sistema de informação Modelo de negócios e seus inter-relacionamentos Fluxos entre os processos Distribuição em redes 4 Modelo de tecnologia Design do banco de dados Especificação dos processos Design de configuração 5 Definição da tecnologia Definição da estrutura e subestrutura do banco de dados Códigos do programa e blocos de código Definição de configuração (^6) Sistema de informação Dados e informações Aplicações Configuração do sistema Tabela 1 : Arquitetura de Sistemas de Informação Os três componentes principais neste framework são dados, processos e rede. Estes são as três colunas da tabela. 1. Dados consistem de entidades de dados e o relacionamento entre si. Representam o “o quê?” em um sistema de informação. Este é o componente com o qual bancos de dados são construídos. 2. Processos são seqüências de passos que convertem entradas em saídas (ou dados em informação). Representam o “como” em um sistema de informação. adfadfds adfadf asdfasdf asdfadf asdfa asdf adfadfds adfadf asdfasdf asdfadf asdfa asdf adfadfds adfadf asdfasdf asdfadf asdfa asdf adfadfds adfadf asdfasdf asdfadf asdfa asdf code code code code code code
componentes da organização ● Localizações que mostrem os componentes organizacionais em mais de um único lugar ● Funções de negócio relacionados a grupos de processos de negócio que dão suporte a alguns aspectos da missão da empresa e que não são os mesmos da unidade organizacional ● Tipos de entidades
Esta fase é também conhecida como a fase da Engenharia de Requisitos. O propósito é desenvolver especificações detalhadas para o sistema de informação requisitado pela organização. Essas especificações incluem suporte a decisões e sistemas de informações executivos bem como sistemas de processamentos transacionais. Cobre o estudo da atual situação do negócio bem como a determinação dos requisitos para o novo sistema. Lida com uma área de negócios por vez que é o agrupamento de funções e entidades coesas que dão base para o desenvolvimento do sistema de informação. Critérios para a definição da Área de Negócios
fatores físicos. O objetivo principal de se ter o design físico do banco de dados é fornecer performance adequada para usuários de aplicações em termos de tempo de resposta, taxas de transferência, entre outros. Cópias de segurança e sua restauração são considerados no Projeto Físico. ACCOUNT CellPhoneNo PIN Balance Limit Status Type 09192345678 1234 $500,00 $2.500,00 ACT 2 09174561234 2345 $100,00 $2.000,00 ACT 2 09205467234 4523 $25.000,00 $300.000,00 ACT 1 09165647342 7812 $30.000,00 $300.000,00 ACT 1 STATUS CODE DESCRIPTION ACT Active Account BAR Barred Account TER Terminated Account TYPE CODE DESCRIPTION 1 Dealer Account 2 Direct Reseller PHONECARDTRANSACTION CELLPHONENO CARDNO LOADDATE RECIPIENT 09205467234 2346253782 DEC-24-2006 9223456173 09205467234 8736237634 DEC-24-2006 9178746345 Figura 4 : Exemplo de Projeto Lógico do Banco de Dados
Figura 5 : Especificação do Projeto de Processo dos cartões telefônicos e-Prepaid
O propósito da fase de implementação é construir e instalar o sistema de informação de acordo com os planos e designs. Isto envolve uma série de passos que acarretará a operacionalização do sistema de informação que incluem criar definições de banco de dados, criar códigos de programas, testar o sistema, desenvolver procedimentos operacionais e documentação. Project Name: e-Lagyan Distribution System Company: Lagyan Cards Incorporated Process Specifications: Phone Card Service Request INPUT: PAccountNo, PBalance, VFirstCellNo, VSecondCellNo, VService, VDenomination IF PBalance < VDenomination THEN MESSAGE "Insufficient Balance" Terminate Transaction ELSE SELECT InventoryCount INTO PCount FROM CellCardSupply WHERE Code IN (SELECT Code FROM CellCardType WHERE Denomination = VDenomination AND SPID = VService) IF (PCount < 0) THEN MESSAGE "No Card Available" TO VFirstCellNo ELSE SELECT FirstAvailableSerialNo, PIN, CardType INTO PSerialNo, PPIN, PCardType FROM CellCard WHERE CardType IN (SELECT Code FROM CellCardType WHERE SPID = VService AND Denomination = VDenomination) AND Status = "VALID" or "UNSOLD" IF VSecondCellNo <> NULL THEN INSERT INTO CellCardTrans VALUES (PAccountNo, PSerialNo, SYSDate, VSecondCellNo) ELSE INSERT INTO CellCardTrans VALUES (PAccountNo, PSerialNo, SYSDate, VFirstCellNo) ENDIF UPDATE Account SET Balance = Balance – Denomination WHERE AccountNo = PAccountNo UPDATE CellCardSupply SET Count = Count – 1 WHERE Code = PCardType UPDATE CellCard SET Status = 'Invalid' or 'Sold' WHERE SerialNo = PSerialNo IF VSecondCellNo <> NULL THEN SEND PPIN to VSecondCellNo ELSE SEND PPIN to VFirstCellNo ENDIF ENDIF ENDIF
● análises de performance e estatísticas de utilização ● facilidades para reorganização de índices e suas sobrecargas ● garbage collection e realocação para remover fisicamente os registros eliminados para consolidar o espaço liberado e realocá-lo quando houver necessidade
Não é possível generalizar a estrutura de componentes de um SGBD, pois isto vária de sistema para sistema. No entanto, é útil entender o sistema de banco de dados visualizando seus componentes e como eles se relacionam. Figura 6^1 é uma arquitetura possível de SGBD. Um SGBD é modularizado em diversos componentes de softwares relacionados. Cada componente foi desenvolvido para executar operações específicas. O diagrama mostra como cada componente interage com os outros. A seguir listamos os componentes. ● Processador de Consultas. É considerado um dos principais componentes do SGBD. Transforma consultas em uma série de instruções de baixo-nível que são direcionadas ao software gerenciador do banco de dados ● Gerenciador de Banco de Dados. Interage com aplicações e consultas enviadas pelo usuário. Aceita consultas e examina esquemas externos e conceituais para determinar quais registros conceituais são requeridos para satisfazer uma consulta. Chama o gerenciador de arquivos para atender à requisição. Possui os seguintes componentes: ○ Controle de Autorização. Verifica se o usuário possui a autorização necessária para executar a operação requerida ○ Processador de Comandos. Responsável por controlar a operação quando se sabe que o usuário possui a autorização necessária ○ Validador de Integridade. Verifica se a operação requisitada satisfaz as restrições de integridade necessárias (como as restrições de chaves) ○ Otimizador de Consultas. Determina a estratégia para execução otimizada de consultas ○ Gerenciador de Transações. Executa o processamento das operações requeridas. Recebe as validações de integridade das transações ○ Agendador. Garante que operações concorrentes no banco de dados procedam sem conflitos entre si. Controla a ordem relativa em que as transações são executadas ○ Gerenciador de Recuperação. Garante que o banco de dados permaneça num estado consistente quando uma falha ocorrer (como violação de restrições). É responsável por confirmar ou abortar um transação ○ Gerente de Buffer. É responsável por transferir dados entre a memória principal e o disco ● Gerenciador de Arquivos. Manipula os arquivos internos de armazenamento e gerencia a alocação de espaço em disco. Não é responsável por gerenciar diretamente entradas e saídas de dados. Ao contrário, passa a requisição para o método de acesso apropriado ● Processador DML. Converte as instruções da Linguagem de Manipulação de Dados encontradas nas aplicações em chamadas de funções do banco de dados. Interage com o processador de consultas para gerar o código apropriado. ● Compilador DDL. Converte as instruções da Linguagem de Definição dos Dados em um conjunto de tabelas que contém os meta-dados. As tabelas são armazenadas no catálogo de sistema enquanto que informações de controle são armazenadas no cabeçalho dos arquivos de dados ● Gerenciador de Catálogo. Gerencia acesso e mantém os catálogos de sistema 1 Codd E. F. (1982) The 1981 ACM Turing Award Lecture: Relational Database: A Practical Foundation for Productivity. Comm. ACM, 25(2), 109-
Figura 6 : Arquitetura de Banco de Dados Database and System Catalog System Buffer Access Methods File Manager Buffer Manager Recovery Manager Transaction Manager Scheduler Command Processor Query Optimizer Integrity Checker Query Processor Catalog Manager Program Object Code Authorization Control
1. Objetivos O modelo de entidade-relacionamento é uma técnica de definição das necessidades de informação de uma organização. Provê alicerces para produtos de alta qualidade, adequando os sistemas às regras de negócio. Isto envolve identificar os objetos de importância para a organização ( entidades ), as propriedades desses objetos ( atributos ) e como eles se relacionam ( relacionamentos ). Seus dois objetivos principais são um modelo exato da necessidade de informação para a organização, que servirá como uma estrutura de desenvolvimento de novos sistemas, e prover um modelo independente de plataforma de armazenamento e formas de acesso, de modo que possam ser tomadas decisões técnicas de implementação e de coexistência com sistemas já desenvolvidos. Ao final desta lição, o estudante será capaz de: - Entender os conceitos básicos associados com o Modelo de Entidade-Relacionamento (MER) que descreve o modelo conceitual de alto nível o qual fornece suporte ao projeto do banco de dados - Aplicar a técnica de diagramação dos modelos de entidade-relacionamento para representar situações comuns de negócio
2. Modelo Entidade-Relacionamento O Modelo Entidade-Relacionamento é uma representação lógica detalhada dos dados de uma organização ou de uma área de negócio. É apresentado em termos de entidades no ambiente de negócio, seus relacionamentos e atributos. Este conceito foi introduzido por Chen em 1976.
Para organizar o modelo conceitual, utilizamos o conceito de Área Temática. Área Temática é uma área de interesse da empresa voltada para os recursos principais, produtos, atividades e sobre os quais devem ser mantidas informações. Isto pode ser feito pelo agrupando de entidades. Normalmente, usam-se substantivos plurais para representar uma Área Temática. Um exemplo de uma Área Temática é mostrado na seguinte figura: . Figura 1 : Exemplo de Área Temática Nesse exemplo, a Área Temática INVESTIMENTOS consiste de três entidades, nomeadas PROJETO, TAREFA e EQUIPE. Os propósitos de existirem Áreas Temáticas são prover estrutura necessária para ajudar a focar nas especificidades do negócio e definir o escopo do sistema.
Entidades podem ser pessoas, lugares, objetos, eventos ou conceitos de ambiente do usuário aos quais a organização precisa manter dados. Seguem exemplo de entidades: Pessoa: EMPREGADO, ESTUDANTE, PACIENTE Lugar: ESTADO, REGIAO, PAIS Objeto: MAQUINA, PREDIO, AUTOMOVEL Tipos de Entidades são coleções de entidades que compartilham propriedades ou características em comum. Também são conhecidas como Classe de Entidade e também são representadas por uma caixa retangular com o nome da entidade no seu interior. O nome deve ser em letras maiúsculas e no singular. Figura 2 : Exemplos de Entidade s Uma instância de entidade , por outro lado, é uma ocorrência única de um tipo de entidade. Um exemplo é mostrado na seguinte figura: Tipo de Entidade: EMPREGADO Instâncias de EMPREGADO Atributos: NUMERO EMPREGADO 642-17- NOME Michelle Brady ENDERECO 100 Pacific ave. CIDADE San Francisco ESTADO Ca CEP 98713 ANO ADMISSAO 1989