Esta tradução da 8a edição de Sistemas de Banco de Dados: Projeto, Implementação eAdministração, referência entre os títulos sobre banco de dados, apresenta aos leitoresuma base sólida para a prática de design e implementação de bancos de dados. Esta obraoferece uma cobertura aprofundada sobre o design de banco de dados, demonstrandoque a chave para o êxito em sua implementação é um design apropriado, que se ajusteem uma amplo e estratégico ambiente de dados. As atualizações desta edição incluemuma abordagem ampliada sobre a aplicação das funções do SQL Server, cobertura reno -vada sobre inteligência de negócios e segurança de dados. Com foco no componenteprático, incluindo exemplos reais e exercícios, este livro ajuda estudantes a desen-volverem valiosas e significativas habilidades em design de banco de dados, que serãopraticadas no mundo real.

AplicaçõesObra fundamental para disciplinas introdutórias à prática da computação, análise e de-senvolvimento de sistemas de bancos de dados nos cursos de Ciência da Computação,Engenharia da Computação, Análise de Sistemas, Tecnologia em Processamento deDados, além de poder ser utilizada em cursos técnicos de Processamento de Dados e In-formática do Ensino Médio.

Para suas soluções de curso e aprendizado,visite www.cengage.com.br

9 788522 107865

ISBN 13 978-85-221-0786-5ISBN 10 85-221-0786-6

Outras obras

Eletrônica Digital – Tradução da 5ª edição

norte-americana

James W. Bignell e Robert Donovan

Introdução à Ciência da Computação

2ª edição atualizada

Ricardo Daniel Fedeli, Enrico Giulio

Franco Polloni e Fernando Eduardo Peres

Lógica e Design de Programação:

Introdução – Tradução da 5ª edição

norte-americana

Joyce Farrell

Princípios de Sistemas de Informação

Ralph M. Stair e George W. Reynolds

Programação de Games com Java®

Tradução da 2ª edição norte-americana

Jonathan S. Harbour

Sobre os autores

Peter Rob tem 32 anos de experiência

em docência na área de sistemas de ar-

quivos, design de sistemas de banco de

dados, design de banco de dados, desen-

volvimento de aplicações de bancos de

dados, e mais. Sua experiência prática in-

clui dois anos como Diretor de Operações

em uma companhia aérea, 20 anos como

Consultor para a prática de análise de sis-

temas operacionais/desenvolvimento e de-

sign de sistemas de banco de dados, e 25

anos de experiência como Analista de Sis-

temas Estatísticos de Qualidade e Desen-

volvedor de Sistemas e Aplicativos.

Carlos Coronel é o atual Diretor de

Laboratório do College of Business Com-

puter Labs na Middle Tennessee State

University. Possui mais de duas décadas

de experiência em diversas áreas como Ad-

ministrador de Banco de Dados, Adminis -

trador de Redes, Web Manager e Espe cia-

lista em Tecnologia. Ministra cursos de

web development, design e desenvolvi-

men to de banco de dados, e comunicações

de dados nos ní veis de graduação e pós-

-graduação.

P R O J E T O , I M P L E M E N T A Ç Ã O E A D M I N I S T R A Ç Ã O

Sistemas de Banco de Dados

PR

OJ

ET

O, IM

PL

EM

EN

TA

ÇÃ

O E

AD

MIN

IST

RA

ÇÃ

O

Sistemas de Banco de Dados Peter Rob e Carlos Coronel

Peter Rob e Carlos Coronel

tradução da 8a edição norte-americana

P R O J E T O , I M P L E M E N T A Ç Ã O E A D M I N I S T R A Ç Ã O

Sistemas de Banco de Dadostradução da 8a edição norte-americana

Possui material de apoio

Possui material de apoio

banco de dados capa completa:Layout 1 2/12/10 3:01 PM Page 1

SISTEMAS DEBANCO DE DADOS

Peter Rob • Carlos Coronel

Projeto, implementação e gerenciamento

VII

PARTE I CONCEITOS DE BANCOS DE DADOS

Descrição de aplicação: a revolução relacional 3

Capítulo 1 Sistemas de banco de dados 4

Dados versus Informações 4Introdução aos bancos de dados e ao SGBD 6Por que o projeto do banco de dados é importante 11Raízes históricas: arquivos e sistemas de arquivos 11Problemas de gerenciamento de dados do sistema de arquivos 15Sistemas de banco de dados 20Resumo 28Questões de revisão 28Problemas 29

Capítulo 2 Modelos de dados 31

Modelagem e modelos de dados 31Importância dos modelos de dados 32Blocos básicos de construção de modelos de dados 33Regras de negócio 34Evolução dos modelos de dados 36Graus de abstração de dados 51Resumo 57Questões de revisão 57Problemas 58

PARTE II CONCEITOS DE PROJETOS

Descrição de aplicação: A modelagem de bancos de dados ajuda as comunidades 65

Capítulo 3 Modelo de banco de dados relacional 66

Uma perspectiva lógica dos dados 67Chaves 70Regras de integridade 76Operadores do conjunto relacional 78Dicionário de dados e catálogo de sistemas 84Relacionamentos dentro do banco de dados relacional 86Nova abordagem à redundância de dados 94Índices 97Regras de Codd para bancos de dados relacionais 98Resumo 100

SUMÁRIO

VIII

Questões de revisão 100Problemas 102

Capítulo 4 Modelagem entidade-relacionamento (ER) 112

Modelo entidade-relacionamento (ER) 112Desenvolvimento de um diagrama ER 136Desafios de projetos de banco de dados: conflito de objetivos 145Resumo 148Questões de revisão 149Problemas 151

Capítulo 5 Normalização das tabelas de banco de dados 162

Tabelas de banco de dados e normalização 162Necessidade de normalização 163Processo de normalização 166Aprimoramento do projeto 175Considerações sobre chaves surrogates 179Formas normais de nível superior 181Normalização e projeto do banco de dados 186Desnormalização 190Resumo 194Questões de revisão 196Problemas 197

Capítulo 6 Modelagem de dados avançada 207

O Modelo entidade-relacionamento estendido 207Agrupamento de entidades 214Integridade de entidades: seleção de chaves primárias 215Casos de projetos: banco de dados flexível 220Lista de verificação de modelagem de dados 226Resumo 228Questões de revisão 228Problemas 229

SISTEMAS DE BANCO DE DADOS

IX

PARTE III PROJETO E IMPLEMENTAÇÃO AVANÇADOS

Descrição de aplicação: utilização de consultas para marcar pontos 239

Capítulo 7 Introdução à linguagem SQL 240

Introdução à SQL 240Comandos de definição de dados 243Comandos de manipulação de dados 258Consultas de seleção 265Comandos avançados de definição de dados 276Consultas de seleção avançadas 284Tabelas virtuais: criando uma visualização 294Junção de tabelas de banco de dados 296Resumo 302Problemas 303

Capítulo 8 SQL Avançada 314

Operadores do conjunto relacional 314Operadores de junção de SQL 321Subconsultas e consultas correlacionadas 331Funções da SQL 344Sequências Oracle 352Visualizações atualizáveis 356SQL procedural 359SQL embutida 383Resumo 389Questões de revisão 390Problemas 391

Capítulo 9 Projeto de banco de dados 396

Sistema de informação 396Ciclo de vida do desenvolvimento de sistemas (CVDS) 398Ciclo de vida do banco de dados (CVBD) 402Estratégias de projetos de banco de dados 429Projeto centralizado vs. descentralizado 430Resumo 433Questões de revisão 433Problemas 434

SUMÁRIO

X

PARTE IV CONCEITOS AVANÇADOS DE BANCO DE DADOS

Descrição de aplicação: crise do banco de dados da JetBlue 437

Capítulo 10 Gerenciamento de transações e controle de concorrência 438

O que é uma transação? 438Controle de concorrência 446Controle de concorrência com métodos de bloqueio 451Controle de concorrência com métodos de time stamping 459Controle de concorrência com métodos otimistas 460Gerenciamento de recuperação de banco de dados 461Resumo 466Questões de revisão 467Problemas 467

Capítulo 11 Sintonização (tuning) de desempenho de banco de dados e otimização de consultas 470

Conceitos de sintonização de desempenho de banco de dados 470Processamento de consultas 476Índices e otimização de consultas 480Escolhas de otimizadores 482Sintonização de desempenho de SQL 485Formulação de consultas 489Sintonização de desempenho de SGBD 490Resumo 493Questões de revisão 494Problemas 494

Capítulo 12 Sistemas de gerenciamento de banco de dados distribuídos 499

A evolução dos sistemas de gerenciamento de bancos de dados distribuídos 499Vantagens e desvantagens do SGBDD 502Processamento distribuído e bancos de dados distribuídos 503Características dos sistemas de gerenciamento de bancos de dados distribuídos 505Componentes dos SGBDD 506Níveis de dados e distribuição de processos 508Recursos de transparência de banco de dados distribuídos 511Transparência de distribuição 512Transparência de transação 515Transparência de desempenho e otimização de consultas 520

SISTEMAS DE BANCO DE DADOS

XI

Projeto de banco de dados distribuídos 522Cliente/servidor versus SGBDD 529Os doze mandamentos de C. J Date para banco de dados distribuídos 530Resumo 531Questões de revisão 532Problemas 532

Capítulo 13 Business intelligence e data warehouses 535

Necessidade da análise de dados 535Business intelligence 536Arquitetura de business intelligence 538Dados de suporte a decisões 542Data warehouse 548Processamento analítico on-line 552Esquema estrela 567Implementação de um data warehouse 577Mineração de Dados (Data Mining) 580Extensões de SQL para OLAP 583Resumo 591Questões de revisão 592

PARTE V BANCO DE DADOS E INTERNET

Descrição de aplicação: A Casio aprimora a experiência do cliente na web 595

Capítulo 14 Conectividade de banco de dados e tecnologias da web 596

Conectividade de bancos de dados 596Banco de dados da internet 608Linguagem XML (Extensible Markup Language) 615Resumo 626Questões de revisão 627

SUMÁRIO

XII

PARTE VI ADMINISTRAÇÃO DE BANCO DE DADOS

Descrição de aplicação: Oreck revisa plano de recuperação desastroso após o furacão Katrina 629

Capítulo 15 Administração e segurança de banco de dados 630

Dados como um bem corporativo 630A necessidade e a função do banco de dados em uma organização 631Introdução de um banco de dados: considerações especiais 633Evolução da função de administração de bancos de dados 634Componente humano do ambiente do banco de dados 637Segurança 652Ferramentas de administração de banco de dados 657Desenvolvimento de estratégia de administração de dados 662DBA em ação: utilização de Oracle para a administração de banco de dados 664Resumo 682Questões de revisão 683

Glossário 685

SISTEMAS DE BANCO DE DADOS

XIII

Por diversos motivos, poucos livros sobrevivem até sua oitava edição. Autores e editoras que se acomodam com o sucesso de seu trabalho inicial geralmente pagam o preço de ver o mercado desmontar suas criações. Esta obra sobre sistemas de banco de dados foi bem-sucedida por sete edições porque nós – autores e edi-tora – demos atenção ao impacto da tecnologia às questões e sugestões dos leitores. Acreditamos que esta oitava edição reflete com êxito a mesma atenção a esses estímulos.

Em vários aspectos, reescrever um livro é mais difícil do que escrevê-lo pela primeira vez. Se o título for bem-sucedido, como este, uma preocupação importante é que as atualizações, inserções e exclusões afetem adversamente o estilo de escrita e a continuidade do conteúdo. Vem à mente o princípio de orientação da profissão médica: em primeiro lugar, não cause danos. Naturalmente, nossa própria experiência é um bom ponto de partida, mas também sabemos que os autores podem desenvolver uma atitude de orgulho que os impedem de detectar fraquezas ou oportunidades de aprimoramento. Felizmente, os esforços combinados de revisores e editores extraordinários, além de um valioso feedback das edições anteriores, proveniente de professores e alunos, ajudaram a fornecer a orientação e avaliação adequada para o reescrevermos. Acreditamos ter incorporado novos materiais e mantido o fluxo, a integridade e o estilo de escrita que tor-naram bem-sucedidas as sete edições anteriores.

ALTERAÇÕES NA 8a EDIÇÃO

Nesta 8a edição adicionamos alguns novos recursos e reorganizamos parte do conteúdo para fornecer um fluxo melhor do material. Além de aprimorar a cobertura dos projetos de banco de dados, que já eram for-tes, fizemos outras melhorias na abordagem dos assuntos. A seguir estão alguns destaques:

• Descrições de aplicações novas e atualizadas, que mostram o impacto das tecnologias de bancos de dados no mundo real;

• Exemplos adicionais de UML (Unified Modeling Language); • Ampliação da cobertura das funções de Servidor SQL;• Cobertura adicional dos tipos de índices utilizados por SGBD;• Nova cobertura sobre business intelligence;• Adição de cobertura de JDBC (Conectividade de bancos de dados em Java);• Cobertura adicional de segurança de dados, incluindo vulnerabilidades e medidas de segurança.

Esta 8a edição continua a fornecer um fundamento sólido e prático para projeto, implementação e gerenciamento de sistemas de bancos de dados. Esses fundamentos são construídos a partir da noção de que, embora os bancos de dados sejam muito práticos, o êxito de sua criação depende da compreensão de concei-tos importantes que os definem. Não é fácil chegar à combinação adequada de teoria e prática, mas ficamos contentes em saber que o feedback mencionado anteriormente sugere que fomos amplamente bem-sucedidos em nossa busca por manter o equilíbrio correto.

ABORDAGEM: ÊNFASE CONTÍNUA NO PROJETO

Como sugere seu título, Sistemas de banco de dados: projeto, implementação e gerenciamento cobre três amplos aspectos dos sistemas de bancos de dados. No entanto, por vários motivos importantes, damos atenção especial ao projeto.

PREFÁCIO

XIII

Por diversos motivos, poucos livros sobrevivem até sua oitava edição. Autores e editoras que se acomodam com o sucesso de seu trabalho inicial geralmente pagam o preço de ver o mercado desmontar suas criações. Esta obra sobre sistemas de banco de dados foi bem-sucedida por sete edições porque nós – autores e edi-tora – demos atenção ao impacto da tecnologia às questões e sugestões dos leitores. Acreditamos que esta oitava edição reflete com êxito a mesma atenção a esses estímulos.

Em vários aspectos, reescrever um livro é mais difícil do que escrevê-lo pela primeira vez. Se o título for bem-sucedido, como este, uma preocupação importante é que as atualizações, inserções e exclusões afetem adversamente o estilo de escrita e a continuidade do conteúdo. Vem à mente o princípio de orientação da profissão médica: em primeiro lugar, não cause danos. Naturalmente, nossa própria experiência é um bom ponto de partida, mas também sabemos que os autores podem desenvolver uma atitude de orgulho que os impedem de detectar fraquezas ou oportunidades de aprimoramento. Felizmente, os esforços combinados de revisores e editores extraordinários, além de um valioso feedback das edições anteriores, proveniente de professores e alunos, ajudaram a fornecer a orientação e avaliação adequada para o reescrevermos. Acreditamos ter incorporado novos materiais e mantido o fluxo, a integridade e o estilo de escrita que tor-naram bem-sucedidas as sete edições anteriores.

ALTERAÇÕES NA 8a EDIÇÃO

Nesta 8a edição adicionamos alguns novos recursos e reorganizamos parte do conteúdo para fornecer um fluxo melhor do material. Além de aprimorar a cobertura dos projetos de banco de dados, que já eram for-tes, fizemos outras melhorias na abordagem dos assuntos. A seguir estão alguns destaques:

• Descrições de aplicações novas e atualizadas, que mostram o impacto das tecnologias de bancos de dados no mundo real;

• Exemplos adicionais de UML (Unified Modeling Language); • Ampliação da cobertura das funções de Servidor SQL;• Cobertura adicional dos tipos de índices utilizados por SGBD;• Nova cobertura sobre business intelligence;• Adição de cobertura de JDBC (Conectividade de bancos de dados em Java);• Cobertura adicional de segurança de dados, incluindo vulnerabilidades e medidas de segurança.

Esta 8a edição continua a fornecer um fundamento sólido e prático para projeto, implementação e gerenciamento de sistemas de bancos de dados. Esses fundamentos são construídos a partir da noção de que, embora os bancos de dados sejam muito práticos, o êxito de sua criação depende da compreensão de concei-tos importantes que os definem. Não é fácil chegar à combinação adequada de teoria e prática, mas ficamos contentes em saber que o feedback mencionado anteriormente sugere que fomos amplamente bem-sucedidos em nossa busca por manter o equilíbrio correto.

ABORDAGEM: ÊNFASE CONTÍNUA NO PROJETO

Como sugere seu título, Sistemas de banco de dados: projeto, implementação e gerenciamento cobre três amplos aspectos dos sistemas de bancos de dados. No entanto, por vários motivos importantes, damos atenção especial ao projeto.

PREFÁCIO

XIV

• A disponibilidade de excelentes softwares de banco de dados permite que mesmo as pessoas sem experiência na área criem bancos de dados e aplicações. Infelizmente, a abordagem “criação sem projeto” costuma pavimentar a estrada para vários desastres de bancos de dados. Em nossa experiên cia, muitas falhas de sistemas, se não a maioria, são atribuíveis a projetos ruins e não podem ser resolvidas nem com a ajuda dos melhores gerentes e programadores. Também é pro-vável que os melhores softwares de SGBD não sejam capazes de superar os problemas criados ou amplificados por falhas de projeto. Utilizando uma analogia, até os melhores pedreiros e carpin-teiros não conseguem criar uma boa edificação a partir de uma planta ruim.

• A maioria dos problemas que afetam o gerenciamento parece ser ativada por bancos de dados mal projetados. Provavelmente não vale a pena utilizar recursos escassos para desenvolver habilidades de gerenciamento excelentes e amplas e utilizá-las apenas em crises induzidas por projetos ruins.

• O projeto proporciona um excelente meio de comunicação. É mais provável que os clientes con-sigam o que precisam quando o projeto do sistema de banco de dados for abordado com muito cuidado e atenção. Na verdade, os clientes podem descobrir como suas organizações realmente funcionam quando um bom projeto de banco de dados é completo.

A familiaridade com técnicas de projeto de bancos de dados promove a compreensão a respeito das tecnologias atuais. Por exemplo, como muitos dados em warehouses provêm de bancos de dados operacionais, os conceitos, estruturas e procedimentos do primeiro farão mais sentido mediante a compreensão da estrutura e implementação do segundo.

Como damos ênfase aos aspectos práticos do projeto de bancos de dados, seus conceitos e procedimentos são cobertos em detalhes, assegurando que os vários problemas do fim dos capítulos sejam desafiadores o suficiente para que os alunos possam desenvolver habilidades reais e úteis de projeto. Também asseguramos que os alunos compreendam os conflitos potenciais e reais entre a elegância do projeto, as exigências de informações e a velocidade de processamento de transações. Por exemplo, não faz muito sentido projetar bancos de dados que atendam a padrões de elegância do projeto, mas que falhem em suprir as exigências de informação dos usuários finais. Portanto, exploramos a utilização de dilemas cuidadosamente definidos para assegurar que os bancos sejam capazes de atender às necessidades dos usuários finais, ao mesmo tempo em que observamos altos padrões de projeto.

COBERTURA DE ASSUNTOS

Visão de sistemasO título do livro começa com Sistemas de banco de dados. Portanto, examinamos os conceitos de projetos e de bancos de dados cobertos nos Capítulos 1-6 como parte de um todo maior, situando-os dentro do modelo de análise de sistemas do Capítulo 9. Acreditamos que os projetistas de bancos de dados que não compreendem que estes fazem parte de um sistema maior provavelmente negligenciarão exigências importantes do projeto. Na verdade, o Capítulo 9, “Projeto de banco de dados”, fornece um mapa para o projeto de banco de dados avan-çado. Em um grande modelo de sistemas, podemos também explorar questões como gerenciamento de transações e controle de concor-rência (Capítulo 10), sistemas de gerenciamento de banco de dados

SISTEMAS DE BANCO DE DADOS

PARTE

1CONCEITOS DE

BANCOS DE DADOS

1

SISTEMAS DE BANCOS DE DADOS

MODELOS DE DADOS

1

2

XV

distribuí dos (Capítulo 12), business intelligence e dados warehouses (Capítulo 13), conectividade de banco de dados e tecnologias da web (Capítulo 14) e administração e segurança de bancos de dados (Capítulo 15).

Projeto de bancos de dadosO primeiro termo do subtítulo do livro é Projeto e nossa abordagem do projeto de bancos de dados é abran-gente. Por exemplo, os Capítulos 1 e 2 examinam o desenvolvimento de bancos e modelos de dados e ilus-tram a necessidade do projeto. O Capítulo 3 aponta os detalhes do modelo de banco de dados relacional. O Capítulo 4 proporciona uma abordagem extensiva, profunda e prática de projetos, e o Capítulo 5 dedica-se às questões críticas de normalização que afetam a eficiência e a efetividade dos bancos de dados. O Capítulo 6 explora assuntos de projetos avançados. Os Capítulos 7 e 8 abordam questões de implementação de banco de dados e o modo como os dados são acessados por meio de SQL (Structured Query Language). O Capítulo 9 analisa o projeto de banco de dados dentro dos modelos de sistemas e mapeia as atividades necessárias para projetar e implementar com sucesso um banco de dados no mundo real.

Como o projeto de banco de dados é afetado pelas transações reais, pelo modo como os dados são distribuídos e pelas crescen-tes exigências de informações, examinamos os principais recursos que devem ser suportados por bancos e modelos da geração atual. Por exemplo, o Capítulo 10, “Gerenciamento de transações e con- tro le de concorrência”, foca nas características de transações dos ban-cos de dados e o modo como afetam sua integridade e consistência. O Capítulo 11, “Sintonização (Tuning) de desempenho de banco de dados e otimização de consultas”, ilustra a necessidade de eficiên cia de pesquisa no mundo real, que constantemente gera e utiliza bancos de dados com terabytes de dados e tabelas com milhões de registros. O Capítulo 12, “Sistemas de gerenciamento de banco de dados distribuí-dos”, enfatiza a distribuição, replicação e alocação de dados. No Capítulo 13, “Businesses intelligence e data warehouses”, exploramos as características dos bancos de dados utilizados no suporte a decisões e no processamento analítico on-line. O Capítulo 14, “Conectividade de banco de dados e tecnologias da web”, cobre as questões básicas de

conectividade encontradas no mundo de dados com base na web e mos-tra o desenvolvimento dos front ends desse tipo de banco.

ImplementaçãoA segunda parte do subtítulo é Implementação. Utilizamos SQL (Structured Query Language) nos Capítulos 7 e 8 para mostrar como os bancos de dados são implementados e gerenciados. As questões especiais encontradas em um ambiente de banco de dados da internet são tratadas no Capítulo 14, “Conectividade de banco de dados e tec-nologias da web”.

PREFÁCIO

projeto de bancos de dados9Neste capítulo, você aprenderá:

Que projetos bem-sucedidos de bancos de dados devem refletir o sistema de informação do qual o banco faz parte

Que sistemas de informação bem-sucedidos são desenvolvidos dentro de um modelo conhecido como ciclo de vida do desenvolvimento de sistemas (CVDS)

A que sistemas de informação, a maioria dos bancos de dados bem-sucedidos está fre-quentemente sujeita a avaliações e revisões dentro de um modelo conhecido como ciclo de vida de bancos de dados (CVBD)

Como conduzir avaliações e revisões em modelos de CVDS e CVBD Sobre estratégias de projeto de bancos de dados: projeto top-down vs. bottom-up e pro-

jeto centralizado vs. descentralizado

NO

VE

SISTEMA DE INFORMAÇÃO

Basicamente, um banco de dados é um depósito de fatos cuidadosamente pro-jetado e estruturado. Ele faz parte de um todo maior conhecido como sistema de informação, que fornece para a coleta de dados o armazenamento e recupe-ração dos mesmos. Esses sistemas também facilitam a transformação de dados em informações e permitem o seu gerenciamento e dos dados. Assim, um siste-ma de informação completo é composto de pessoas, hardware, software, bancos de dados, aplicativos e procedimentos. A análise de sistemas é um processo que estabelece a necessidade e a extensão de um sistema de informações. O processo de criação de sistemas de informação é conhecido como desenvolvi-mento de sistemas.

Uma característica essencial dos sistemas atuais é o valor estratégico das informações na presente era de negócios globais. Portanto, devem sempre estar alinhados às metas estratégicas de negócios. A perspectiva de sistemas isolados e independentes não é mais válida. Os novos sistemas de informação sempre devem estar integrados à arquitetura de sistemas de toda a empresa.

NOTA

Este capítulo não tem por objetivo cobrir todos os aspectos de análise e desenvolvimento de sistemas. Eles normalmente são tratados em um curso ou livro distinto. No entanto, deve ajudar a desenvolver uma melhor compreensão das questões associadas a projeto, implementação e gerenciamento de bancos de dados afetadas pelo sistema de informação do qual o banco de dados é um componente fundamental.

No modelo de desenvolvimento de sistemas, as aplicações transformam os dados em informações, que constituem a base da tomada de decisões.

PARTE

3PROJETO E IMPLEMENTAÇÃO

AVANÇADOS

3

INTRODUÇÃO À LINGUAGEM SQL (STRUCTURED QUERY LANGUAGE)

SQL AVANÇADA

7

8

PROJETO DE BANCOS DE DADOS 9

XV

distribuí dos (Capítulo 12), business intelligence e dados warehouses (Capítulo 13), conectividade de banco de dados e tecnologias da web (Capítulo 14) e administração e segurança de bancos de dados (Capítulo 15).

Projeto de bancos de dadosO primeiro termo do subtítulo do livro é Projeto e nossa abordagem do projeto de bancos de dados é abran-gente. Por exemplo, os Capítulos 1 e 2 examinam o desenvolvimento de bancos e modelos de dados e ilus-tram a necessidade do projeto. O Capítulo 3 aponta os detalhes do modelo de banco de dados relacional. O Capítulo 4 proporciona uma abordagem extensiva, profunda e prática de projetos, e o Capítulo 5 dedica-se às questões críticas de normalização que afetam a eficiência e a efetividade dos bancos de dados. O Capítulo 6 explora assuntos de projetos avançados. Os Capítulos 7 e 8 abordam questões de implementação de banco de dados e o modo como os dados são acessados por meio de SQL (Structured Query Language). O Capítulo 9 analisa o projeto de banco de dados dentro dos modelos de sistemas e mapeia as atividades necessárias para projetar e implementar com sucesso um banco de dados no mundo real.

Como o projeto de banco de dados é afetado pelas transações reais, pelo modo como os dados são distribuídos e pelas crescen-tes exigências de informações, examinamos os principais recursos que devem ser suportados por bancos e modelos da geração atual. Por exemplo, o Capítulo 10, “Gerenciamento de transações e con- tro le de concorrência”, foca nas características de transações dos ban-cos de dados e o modo como afetam sua integridade e consistência. O Capítulo 11, “Sintonização (Tuning) de desempenho de banco de dados e otimização de consultas”, ilustra a necessidade de eficiên cia de pesquisa no mundo real, que constantemente gera e utiliza bancos de dados com terabytes de dados e tabelas com milhões de registros. O Capítulo 12, “Sistemas de gerenciamento de banco de dados distribuí-dos”, enfatiza a distribuição, replicação e alocação de dados. No Capítulo 13, “Businesses intelligence e data warehouses”, exploramos as características dos bancos de dados utilizados no suporte a decisões e no processamento analítico on-line. O Capítulo 14, “Conectividade de banco de dados e tecnologias da web”, cobre as questões básicas de

conectividade encontradas no mundo de dados com base na web e mos-tra o desenvolvimento dos front ends desse tipo de banco.

ImplementaçãoA segunda parte do subtítulo é Implementação. Utilizamos SQL (Structured Query Language) nos Capítulos 7 e 8 para mostrar como os bancos de dados são implementados e gerenciados. As questões especiais encontradas em um ambiente de banco de dados da internet são tratadas no Capítulo 14, “Conectividade de banco de dados e tec-nologias da web”.

PREFÁCIO

projeto de bancos de dados9Neste capítulo, você aprenderá:

Que projetos bem-sucedidos de bancos de dados devem refletir o sistema de informação do qual o banco faz parte

Que sistemas de informação bem-sucedidos são desenvolvidos dentro de um modelo conhecido como ciclo de vida do desenvolvimento de sistemas (CVDS)

A que sistemas de informação, a maioria dos bancos de dados bem-sucedidos está fre-quentemente sujeita a avaliações e revisões dentro de um modelo conhecido como ciclo de vida de bancos de dados (CVBD)

Como conduzir avaliações e revisões em modelos de CVDS e CVBD Sobre estratégias de projeto de bancos de dados: projeto top-down vs. bottom-up e pro-

jeto centralizado vs. descentralizado

NO

VE

SISTEMA DE INFORMAÇÃO

Basicamente, um banco de dados é um depósito de fatos cuidadosamente pro-jetado e estruturado. Ele faz parte de um todo maior conhecido como sistema de informação, que fornece para a coleta de dados o armazenamento e recupe-ração dos mesmos. Esses sistemas também facilitam a transformação de dados em informações e permitem o seu gerenciamento e dos dados. Assim, um siste-ma de informação completo é composto de pessoas, hardware, software, bancos de dados, aplicativos e procedimentos. A análise de sistemas é um processo que estabelece a necessidade e a extensão de um sistema de informações. O processo de criação de sistemas de informação é conhecido como desenvolvi-mento de sistemas.

Uma característica essencial dos sistemas atuais é o valor estratégico das informações na presente era de negócios globais. Portanto, devem sempre estar alinhados às metas estratégicas de negócios. A perspectiva de sistemas isolados e independentes não é mais válida. Os novos sistemas de informação sempre devem estar integrados à arquitetura de sistemas de toda a empresa.

NOTA

Este capítulo não tem por objetivo cobrir todos os aspectos de análise e desenvolvimento de sistemas. Eles normalmente são tratados em um curso ou livro distinto. No entanto, deve ajudar a desenvolver uma melhor compreensão das questões associadas a projeto, implementação e gerenciamento de bancos de dados afetadas pelo sistema de informação do qual o banco de dados é um componente fundamental.

No modelo de desenvolvimento de sistemas, as aplicações transformam os dados em informações, que constituem a base da tomada de decisões.

PARTE

3PROJETO E IMPLEMENTAÇÃO

AVANÇADOS

3

INTRODUÇÃO À LINGUAGEM SQL (STRUCTURED QUERY LANGUAGE)

SQL AVANÇADA

7

8

PROJETO DE BANCOS DE DADOS 9

PARTE

1CONCEITOS DE

BANCO DE DADOS

1

SISTEMAS DE BANCO DE DADOS

MODELOS DE DADOS

1

2

A revolução relacional

Hoje em dia, podemos contar com os benefícios trazidos pelos bancos de dados rela-cionais a capacidade de armazenar, acessar e alterar dados de forma rápida e fácil em computadores de baixo custo. Mas, até o fim da década de 1970, os bancos de dados armazenavam grandes quantidades de dados em uma estrutura hierárquica que era inflexível e difícil de navegar. Os programadores precisavam saber o que os clientes queriam fazer com os dados antes que o banco fosse projetado. Incrementar ou alterar o modo como os dados eram analisados constituía um processo caro e demorado. Como consequência, as pesquisas eram realizadas por meio de extensas fichas catalográficas para encontrar um livro na biblioteca, utilizavam-se mapas rodoviários que não mos-travam as mudanças ocorridas no último ano e era necessário comprar jornais para conseguir informações sobre preços de ações.

Em 1970, Edgar “Ted” Codd, matemático funcionário da IBM, escreveu um arti-go que viria a mudar tudo isso. Na época, ninguém percebeu que as teorias obscuras de Codd desencadeariam uma revolução tecnológica comparável ao desenvolvimento dos computadores pessoais e da internet. Don Chamberlin, coinventor da SQL, a mais popular linguagem de computador utilizada pelos sistemas de bancos de dados de hoje, explica: “Havia aquele cara, Ted Codd, que usava um tipo de notação matemática estra-nha, mas ninguém a levava muito a sério”. Então, Ted Codd organizou um simpósio e Chamberlin ouviu como ele conseguiu resumir cinco páginas de programas complica-dos em uma única linha. “E eu disse: ‘Uau!’”, relembra Chamberlin.

O simpósio convenceu a IBM a fundar o Sistema R, um projeto de pesquisa que construiu um protótipo de um banco de dados relacional e que levaria à criação da SQL e do DB2. A IBM, no entanto, manteve o Sistema R em segundo plano por vários e decisivos anos. O interesse da empresa voltava-se para o IMS, um sistema de banco de dados confiável, de alta tecnologia, que havia surgido em 1968. Sem perceber o potencial de mercado daquela pesquisa, a IBM permitiu que sua equipe publicasse seus trabalhos.

Entre os leitores estava Larry Ellison, que havia acabado de fundar uma pequena empresa. Recrutando programadores do Sistema R e da Universidade da Califórnia, Ellison conseguiu colocar no mercado o primeiro banco de dados relacional com base em SQL em 1979, bem antes da IBM. Em 1983, a empresa lançou uma versão portátil do banco de dados, teve um faturamento bruto anual de US$ 5.000.000 e mudou seu nome para Oracle. Impelida pela concorrência, a IBM finalmente lançou o SQL/DS, seu primeiro banco de dados relacional, em 1980.

Em 2007, as vendas globais de sistemas de gerenciamento de banco de dados chegaram ao pico de US$ 15 bilhões com a Oracle detendo uma participação de prati-camente metade do mercado, seguida pela IBM, com menos de um quarto. A partici-pação do SQL Server da Microsoft cresceu mais rápido do que a de seus competidores, chegando a 14%.

Descrição de

Aplicação

Sistemas de banco de dados1

DADOS VERSUS INFORMAÇÕES

Para compreender o que deve orientar o projeto de bancos de dados, você deve entender a diferença entre dados e informações. Os dados são fatos brutos. A palavra bruto indica que os fatos ainda não foram processados para revelar seu significado. Por exemplo, suponha que queira saber o que os usuários de um laboratório de informática pensam desse serviço. Normalmente, você começaria entrevistando os usuários para avaliar o desempenho do laboratório. A Figura 1.1a mostra o formulário de entrevista por web que permite que os usuários respondam a suas questões. Quando o formulário estiver preenchido, os dados brutos são sal-vos em um depósito de dados, como apresentado na Figura 1.1b. Embora você já tenha os fatos em mãos, eles não têm nenhuma utilidade particular nesse formato – ler páginas e mais páginas de zeros e uns provavelmente não trará muitas ideias. Portanto, é preciso transformar os dados brutos em um resumo de dados, assim como na Figura 1.1c. Agora, é possível obter respostas rápidas a questões como: “Qual é a composição da base de clientes de nosso laboratório?”. Nesse caso, de forma rápida, é possível determinar que a maioria de nossos clientes são estudantes do penúltimo (24,59%) e do último (53,01%) ano da graduação. A rapidez com que os gráficos podem melhorar nossa capacidade de extrair os significados dos dados pode ser constatada no gráfico de barras dos resumos dos dados na Figura 1.1d.

As informações são o resultado do processamento de dados brutos para revelar seu significado. Esse processamento pode ser simples, como a organização dos dados para revelar padrões, ou complexos, como a realização de previsões ou a extração de inferências utilizando modelagem estatística. Para revelar seu significado, as infor-mações exigem um contexto. Por exemplo, uma leitura de temperatura média de 105o não tem muito significado, a menos que saibamos seu contexto: está em graus Fahrenheit ou Celsius? Trata-se da temperatura de uma máquina, de um corpo ou atmosférica? As informações podem ser utilizadas como o fundamento para a tomada de decisões. Por exemplo, o resumo de dados de cada questão do formulário de entrevista pode apontar os pontos fortes e fracos do laboratório, ajudando-o a tomar decisões confiáveis para melhor atender às necessidades de seus clientes.

Neste capítulo, você aprenderá:

A diferença entre dados e informações O que é um banco de dados, os diferentes tipos e por que constituem recursos valiosos

para a tomada de decisões A importância do projeto de bancos de dados Como os bancos de dados modernos evoluíram a partir de sistemas de arquivos Falhas de gerenciamento de dados em sistemas de arquivos Quais são os principais componentes dos sistemas de bancos de dados e como diferem

dos sistemas de arquivos As principais funções de um sistema de gerenciamento de banco de dados (SGBD)U

M

5SISTEMAS DE BANCO DE DADOS

Tenha em mente que os dados brutos devem ser formatados adequadamente para o armazenamen-to, o processamento e a apresentação. Por exemplo, na Figura 1.1c, a classificação do aluno é formatada com o intuito de mostrar os resultados com base nas classificações de calouro (Freshman), segundo anista (Sophomore), terceiro anista (Júnior), quarto anista (Sênior) e graduado (Graduate Student). Pode ser necessário converter as respostas sim/não dos entrevistados para um formato S/N de armazenamento. Uma formatação mais complexa será necessária ao trabalharmos com tipos de dados complexos, tais como: sons, vídeos ou imagens.

Na atual “era da informação”, a produção de informações precisas, relevantes e rápidas é a chave para uma boa tomada de decisão. Por sua vez, uma boa tomada de decisão é a chave para a sobrevivência comercial no mercado global. Dizem que estamos entrando na “era do conhecimento”.1 Os dados são o

1 Peter Drucker cunhou a expressão “trabalhador do conhecimento” em 1959, em seu livro Landmarks of Tomorrow. Em 1994, Esther Dyson, George Gilder, Dr. George Keyworth e Dr. Alvin Toffler introduziram o conceito de “era do conhecimento”.

6 SISTEMAS DE BANCO DE DADOS

fundamento das informações, que é a base do conhecimento, ou seja, do corpo de informações e fatos sobre um assunto específico. O conhecimento implica familiaridade, consciência e compreensão das informações conforme se apliquem a um ambiente. Uma característica fundamental do conhecimento é que o “novo” conhecimento pode ser obtido a partir do “antigo”.

Vamos resumir alguns pontos fundamentais:

• Os dados constituem os blocos de construção das informações.• As informações são produzidas pelo processamento de dados.• Elas são utilizadas para revelar o significado dos dados.• Informações precisas, relevantes e rápidas são a chave para a boa tomada de decisões.• A boa tomada de decisão é a chave para a sobrevivência de uma organização no ambiente global.

Informações rápidas e úteis exigem dados precisos. Esses dados devem ser gerados de forma adequada e armazenados em um formato de fácil acesso e processo. E, como qualquer recurso básico, o ambiente de dados deve ser gerenciado com cuidado. O gerenciamento de dados é uma disciplina que foca na geração, no armazenamento e na recuperação adequada dos dados. Diante do papel crucial executado pelos dados, você não deve estar surpreso que o gerenciamento de dados seja uma atividade central para qualquer negó-cio, agência governamental, organizações de serviços ou filantrópicas.

INTRODUÇÃO AOS BANCOS DE DADOS E AO SGBD

Em geral, o gerenciamento eficiente de dados exige a utilização de um banco de dados computacional. Um banco de dados (ou base de dados2) é uma estrutura computacional compartilhada e integrada que arma-zena um conjunto de:

• Dados do usuário final, ou seja, fatos brutos de interesse para esse usuário.• Metadados, ou dados sobre dados, por meio dos quais os dados do usuário final são integrados e

gerenciados.

Os metadados fornecem uma descrição das características dos dados e do conjunto de relaciona-mentos que ligam os dados encontrados no banco de dados. Por exemplo, o componente de metadados armazena informações como o nome da cada elemento de dados, o tipo de valor (numérico, datas ou texto) armazenado, a possibilidade ou não de deixar esse elemento vazio, e assim por diante. Portanto, os metadados fornecem informações que complementam e expandem o valor e a utilização dos dados. Em resumo, os metadados trazem uma representação mais completa dos dados no banco. Dadas as caracte-rísticas dos metadados, é possível ouvir a definição de um banco de dados como “um conjunto de dados autodescritivos”.

O sistema de gerenciamento de bancos de dados (SGBD) é um conjunto de programas que geren-ciam a estrutura do banco de dados e controlam o acesso aos dados armazenados. Até certo ponto, o banco de dados se assemelha a um arquivo eletrônico com conteúdo muito bem organizado com a ajuda de um software poderoso, conhecido como sistema de gerenciamento de banco de dados.

2 Apesar de em inglês o termo “database” poder ser traduzido tanto para banco de dados como base de dados, o termo base de dados usualmente é utilizado para se referir aos dados armazenados no sistema de banco de dados enquanto o banco de dados, muitas vezes, se refere ao sistema de banco de dados. (N.R.T.)

7SISTEMAS DE BANCO DE DADOS

FUNÇÃO E VANTAGENS DO SGBD

O SGBD serve como intermediário entre o usuário e o banco de dados. Sua estrutura é armazenada como um conjunto de arquivos e o único modo de acessar os dados nesses arquivos é por meio do SGBD. A Figura 1.2 enfatiza o fato de o SGBD apresentar ao usuário final (ou aplicativo) uma visualização única e integrada dos dados no banco. O SGBD recebe todas as solicitações de aplicações e as traduz nas operações complexas necessárias para atendê-las. O SGBD oculta, dos aplicativos e usuários, boa parte da complexidade interna do banco de dados. O aplicativo pode ser escrito por um programador utilizando linguagens como Visual Basic.NET, Java ou C++, ou criado por meio de um utilitário do SGBD.

A presença de um SGBD entre as aplicações do usuário final e o banco de dados oferece algumas van-tagens importantes. Em primeiro lugar, o SGBD permite que os dados no banco sejam compartilhados por diversas aplicações e usuários. Em segundo lugar, integra visualizações muito diferentes dos usuários sobre os dados em um único repositório de dados que engloba tudo.

Como os dados constituem um material bruto fundamental a partir do qual as informações são obti-das, é necessário um bom método para gerenciá-los. Você descobrirá neste livro que o SGBD ajuda a tornar o gerenciamento de dados mais eficiente e eficaz. Por exemplo, fornece vantagens como:

• Aprimoramento do compartilhamento de dados. O SGBD ajuda a criar um ambiente em que os usuários finais tenham melhor acesso a dados em maior quantidade e mais bem gerenciados. Esse acesso possibilita que os usuários finais respondam rapidamente a mudanças em seu meio.

• Aprimoramento da segurança de dados. Quanto mais usuários acessam os dados, maiores são os riscos de falhas de segurança. As empresas investem consideráveis quantidades de tempo, esforços e dinheiro para garantir que seus dados sejam utilizados adequadamente. O SGBD fornece um modelo para melhor aplicar as políticas de privacidade e segurança de dados.

• Melhoria na integração dos dados. O acesso mais amplo a dados bem gerenciados promove uma perspectiva integrada das operações da organização e uma visualização mais clara do panorama geral. Facilita muito a visualização de como as ações de um segmento da empresa afetam outros segmentos.

7SISTEMAS DE BANCO DE DADOS

FUNÇÃO E VANTAGENS DO SGBD

O SGBD serve como intermediário entre o usuário e o banco de dados. Sua estrutura é armazenada como um conjunto de arquivos e o único modo de acessar os dados nesses arquivos é por meio do SGBD. A Figura 1.2 enfatiza o fato de o SGBD apresentar ao usuário final (ou aplicativo) uma visualização única e integrada dos dados no banco. O SGBD recebe todas as solicitações de aplicações e as traduz nas operações complexas necessárias para atendê-las. O SGBD oculta, dos aplicativos e usuários, boa parte da complexidade interna do banco de dados. O aplicativo pode ser escrito por um programador utilizando linguagens como Visual Basic.NET, Java ou C++, ou criado por meio de um utilitário do SGBD.

A presença de um SGBD entre as aplicações do usuário final e o banco de dados oferece algumas van-tagens importantes. Em primeiro lugar, o SGBD permite que os dados no banco sejam compartilhados por diversas aplicações e usuários. Em segundo lugar, integra visualizações muito diferentes dos usuários sobre os dados em um único repositório de dados que engloba tudo.

Como os dados constituem um material bruto fundamental a partir do qual as informações são obti-das, é necessário um bom método para gerenciá-los. Você descobrirá neste livro que o SGBD ajuda a tornar o gerenciamento de dados mais eficiente e eficaz. Por exemplo, fornece vantagens como:

• Aprimoramento do compartilhamento de dados. O SGBD ajuda a criar um ambiente em que os usuários finais tenham melhor acesso a dados em maior quantidade e mais bem gerenciados. Esse acesso possibilita que os usuários finais respondam rapidamente a mudanças em seu meio.

• Aprimoramento da segurança de dados. Quanto mais usuários acessam os dados, maiores são os riscos de falhas de segurança. As empresas investem consideráveis quantidades de tempo, esforços e dinheiro para garantir que seus dados sejam utilizados adequadamente. O SGBD fornece um modelo para melhor aplicar as políticas de privacidade e segurança de dados.

• Melhoria na integração dos dados. O acesso mais amplo a dados bem gerenciados promove uma perspectiva integrada das operações da organização e uma visualização mais clara do panorama geral. Facilita muito a visualização de como as ações de um segmento da empresa afetam outros segmentos.

Visite a página deste livro na Cengage Learning Brasil e conheça também todo o nosso catálogo

Esta tradução da 8a edição de Sistemas de Banco de Dados: Projeto, Implementação eAdministração, referência entre os títulos sobre banco de dados, apresenta aos leitoresuma base sólida para a prática de design e implementação de bancos de dados. Esta obraoferece uma cobertura aprofundada sobre o design de banco de dados, demonstrandoque a chave para o êxito em sua implementação é um design apropriado, que se ajusteem uma amplo e estratégico ambiente de dados. As atualizações desta edição incluemuma abordagem ampliada sobre a aplicação das funções do SQL Server, cobertura reno -vada sobre inteligência de negócios e segurança de dados. Com foco no componenteprático, incluindo exemplos reais e exercícios, este livro ajuda estudantes a desen-volverem valiosas e significativas habilidades em design de banco de dados, que serãopraticadas no mundo real.

AplicaçõesObra fundamental para disciplinas introdutórias à prática da computação, análise e de-senvolvimento de sistemas de bancos de dados nos cursos de Ciência da Computação,Engenharia da Computação, Análise de Sistemas, Tecnologia em Processamento deDados, além de poder ser utilizada em cursos técnicos de Processamento de Dados e In-formática do Ensino Médio.

Para suas soluções de curso e aprendizado,visite www.cengage.com.br

9 788522 107865

ISBN 13 978-85-221-0786-5ISBN 10 85-221-0786-6

Outras obras

Eletrônica Digital – Tradução da 5ª edição

norte-americana

James W. Bignell e Robert Donovan

Introdução à Ciência da Computação

2ª edição atualizada

Ricardo Daniel Fedeli, Enrico Giulio

Franco Polloni e Fernando Eduardo Peres

Lógica e Design de Programação:

Introdução – Tradução da 5ª edição

norte-americana

Joyce Farrell

Princípios de Sistemas de Informação

Ralph M. Stair e George W. Reynolds

Programação de Games com Java®

Tradução da 2ª edição norte-americana

Jonathan S. Harbour

Sobre os autores

Peter Rob tem 32 anos de experiência

em docência na área de sistemas de ar-

quivos, design de sistemas de banco de

dados, design de banco de dados, desen-

volvimento de aplicações de bancos de

dados, e mais. Sua experiência prática in-

clui dois anos como Diretor de Operações

em uma companhia aérea, 20 anos como

Consultor para a prática de análise de sis-

temas operacionais/desenvolvimento e de-

sign de sistemas de banco de dados, e 25

anos de experiência como Analista de Sis-

temas Estatísticos de Qualidade e Desen-

volvedor de Sistemas e Aplicativos.

Carlos Coronel é o atual Diretor de

Laboratório do College of Business Com-

puter Labs na Middle Tennessee State

University. Possui mais de duas décadas

de experiência em diversas áreas como Ad-

ministrador de Banco de Dados, Adminis -

trador de Redes, Web Manager e Espe cia-

lista em Tecnologia. Ministra cursos de

web development, design e desenvolvi-

men to de banco de dados, e comunicações

de dados nos ní veis de graduação e pós-

-graduação.

P R O J E T O , I M P L E M E N T A Ç Ã O E A D M I N I S T R A Ç Ã O

Sistemas de Banco de Dados

PR

OJ

ET

O, IM

PL

EM

EN

TA

ÇÃ

O E

AD

MIN

IST

RA

ÇÃ

O

Sistemas de Banco de Dados Peter Rob e Carlos Coronel

Peter Rob e Carlos Coronel

tradução da 8a edição norte-americana

P R O J E T O , I M P L E M E N T A Ç Ã O E A D M I N I S T R A Ç Ã O

Sistemas de Banco de Dadostradução da 8a edição norte-americana

Possui material de apoio

Possui material de apoio

banco de dados capa completa:Layout 1 2/12/10 3:01 PM Page 1