Basi di dati - sunti corso basi di dati

Capitolo 1: Sistemi informativi

Ogni attività si fonda sull’esistenza di sistemi informativi: un sistema informativo, che sia in grado di organizzare le informazioni utili. Pertanto un sistema informativo lo possiamo definire come il complesso delle risorse e delle procedure (raccolta, elaborazione, memorizzazione, comunicazione) finalizzate alla gestione delle informazioni.

Sistemi informatici

Quando ci si riferisce alla parte automatizzata del sistema informativo viene solitamente utilizzato il termine sistema informatico, cioè l’insieme degli strumenti informatici impiegati per il trattamento automatico delle informazioni. Nei sistemi informatici le informazioni sono rappresentate mediante una terna valore, tipo e attributo, caratteristiche della definizione di dato. Tuttavia non basta essere a conoscenza di valore, tipo e attributo perché l’informazione stessa abbia senso. Infatti i dati, se presi singolarmente, non hanno significato, tuttavia se correlati opportunamente e decifrati correttamente forniscono una notizia.

Base di dati

Tipicamente una base di dati è una collezione di dati, adoperati per la rappresentazione di informazioni utili per un sistema informativo. Insieme di concetti utilizzati per organizzare i dati di interesse e descriverne la struttura, in modo che questa risulti essere comprensibile ad un calcolatore.

DBMS: Modelli e caratteristiche

Un sistema di gestione di basi di dati (o DBMS, database management system) è un sistema software in grado di gestire collezioni di dati che siano grandi, condivise e persistenti e un DBMS deve a sua volta essere efficiente ed efficace. Una base di dati è pertanto, anche, una collezione di dati gestita da un DBMS.

• Modello gerarchico: Modello ad albero (l’albero deve essere bilanciato) per grosse basi di dati era ingestibile.
• Modello reticolare: I nodi dei grafi sono le informazioni ed i rami integrità e o le informazioni. Il legame dei nodi avviene sempre tramite i puntatori.

Caratteristiche dei DBMS

• Grandi dimensioni: I DBMS si trovano generalmente su sistemi che offrono grandi prestazioni in termini di capacità di contenimento delle informazioni, infatti i sistemi debbono poter gestire i dati senza porre limiti alle dimensioni.
• Persistenza: Hanno un ciclo di vita che non è limitato alla singola esecuzione di un’istruzione o di un programma che utilizza un database, le informazioni debbono rimanere conservate fino a che un’opportuna operazione di cancellazione le rimuova.
• Affidabilità: Il sistema deve poter essere in grado di conservare intatto il contenuto della base di dati in caso di malfunzionamenti.
• Efficienza: Capacità di svolgere le operazioni utilizzando un insieme di risorse (quali spazio e tempo) che sia accettabile da parte degli utenti.
• Efficacia: Il sistema deve essere in grado di rendere produttive le attività dei suoi utenti.

Livelli di astrazione nei DBMS

I DBMS hanno generalmente una struttura standardizzata articolata su tre livelli: logico, interno ed esterno.

• Lo schema logico fornisce la descrizione dell’intera base di dati per messo del modello logico adottato dal DBMS.
• Lo schema interno costituisce la rappresentazione dello schema logico per mezzo di strutture fisiche di memorizzazione.
• Lo schema esterno è, invece, la descrizione di una porzione di base di dati di interesse (vista).

Architettura DBMS e indipendenza dati

L’architettura a livelli garantisce in questo modo l’indipendenza dei dati, una delle principali caratteristiche del DBMS. In tal modo viene consentito ai programmi applicativi, che sfruttano una base di dati, di interagire ad un livello di astrazione tale, da prescindere dai dettagli realizzativi.

• L’indipendenza fisica permette di interagire con il DBMS in modo del tutto indipendente dalla struttura fisica dei dati.
• L’indipendenza logica consente di modificare il livello logico, mantenendo inalterate le strutture esterne di interesse per l’utente.

Com'è fatto un DBMS

Accesso al disco: è formato da un gestore delle transazioni, gestore delle recovery, gestore buffer, gestore del disco. Dal punto di vista dell’utente le operazioni che possono essere effettuate su una base di dati vengono detto transazioni. Dal punto di vista dell’utente sono viste come operazioni. Dal punto di vista del sistema sono viste come una sequenza indivisibile di azioni. Una transazione o viene interamente eseguita oppure viene abortita (azione/abort).

Tramite il modulo recovery il DBMS riesce a ripristinare un database dopo un eventuale guasto. Il gestore del buffer si interfaccia con la memoria centrale. Ad esempio Oracle si prende una fetta di memoria centrale che usa per gestire il database. Per poter elaborare dei dati se li porta prima in memoria centrale. Si occupa di integrità e i dati dal disco alla memoria centrale e viceversa. Il gestore del disco ottimizza le operazioni di lettura e scrittura su disco.

Accessi sequenziali e diretti

Abbiamo due tipi di accessi: Sequenziale oppure Diretto (random). I DBMS utilizzano questi due tipi di accesso per implementare politiche di interrogazione del disco. Tutti i DBMS commerciali sono basate su accesso diretto e su 3 funzionalità: Hash, Dizionario, Indici.

• Hash: Prende la chiave e restituisce la posizione. Chiave→Posizione in db Chianese 1, Mazzeo10, Maresca 160.
• Dizionario: Accede all’informazione mediante alberi. Complessità log(n).
• Indici: I DBMS oggi gestiscono l’accesso al disco tramite indici perché le altre 2 funzioni sopra citate diventano veramente impossibili da gestire all’aumentare della mole dei dati da trattare. Il vincolo di tale struttura è che sui dati va definito un ordinamento sul campo di chiave di ricerca. L’indice è un altro file che fornisce l’informazione sull’ordine con il quale è impostata la tabella. Le foglie sono collegate ulteriormente con dei puntatori che permettono di incrementare la velocità di consultazione dei dati.

Progettazione DBMS

La progettazione può essere suddivisa in fasi: Progettazione concettuale e Descrizione concettuale (E/R), Progettazione logica e Modello logico (o relazionale); Progettazione fisica e DBMS – Access non permette di fare la prog. Fisica mentre Oracle permette di intervenire nella progettazione.

Capitolo 2: Il modello relazionale

Codifica dell'informazione mancante

La struttura del modello relazionale è di certo molto robusta e potente. Tuttavia essa stessa impone un certo grado di rigidità, senza la quale, le informazioni su cui si lavora possono risultare, di fatto, inutilizzabili. Prendiamo in considerazione una relazione così definita: METEO(località, tempMin, tempMax, forzaMare, vento).

Valori nulli

È possibile che si presenti il caso in cui alcuni valori non siano immessi perché logico che non vi siano (valore della forza del mare a Milano) o perché non sono pervenuti o ancora perché vi è totale incertezza. In tutti questi casi viene utilizzato un valore, che esprime proprio l’assenza di informazione ed è detto nullo o null. Il valore lo si ritrova in ogni dominio D. Intuitivamente una considerazione da farsi è che se all’interno di una relazione figurano molti valori nulli, allora il contenuto di quella stessa relazione potrebbe essere del tutto inutile.

Vincoli

Il modello relazionale contempla l’applicazione e il rispetto di regole, che ogni tupla deve necessariamente soddisfare affinché quell’istanza di relazione venga considerata legale. Le regole prendono il nome di vincoli.