Banco de dados

Sistema de banco de dados

Conjunto de dados integrados e relacionados, organizado para atender a uma comunidade de usuários e permitir armazenamento, recuperação e manipulação eficiente das informações.

Banco de dados

Coleção lógica e coerente de dados relacionados, com significado implícito, construída para uma finalidade específica, manual ou informatizada.

Áreas de aplicação de bancos de dados

Uso em recuperação de informações na WWW, operações com cartão de crédito, downloads, compra de passagens aéreas, marcação de consultas, reservas de hotel, operações bancárias, renovação de CNH, compras em supermercado e declaração de imposto de renda.

Sistemas tradicionais de processamento de arquivos

Ambiente em que os programas de aplicação fazem o próprio gerenciamento de dados, com forte acoplamento entre programa e dados e diversas limitações de controle e consistência.

Limitação: complexidade no controle de segurança

Dificuldade de garantir autenticação, autorização e proteção dos dados em sistemas tradicionais de arquivos, aumentando riscos de acesso indevido.

Limitação: inconsistência de dados

Situação em que múltiplas cópias dos mesmos dados não apresentam o mesmo valor, gerando conflito de informações em sistemas tradicionais.

Limitação: problemas de atomicidade

Falhas em garantir que uma transação seja executada totalmente ou revertida integralmente, podendo resultar em perda ou corrupção de dados.

Atomicidade (conceito)

Propriedade das transações em banco de dados que garante que todas as etapas da transação sejam concluídas ou revertidas, evitando estados intermediários incorretos.

Exemplo de problema de atomicidade

Transferência bancária em que o dinheiro sai da conta de A, mas não chega à conta de B, deixando o sistema em estado inconsistente.

Limitação: ausência de padronização

Falta de formatos e estruturas comuns para arquivos e dados, dificultando integração e interoperabilidade entre aplicações.

Limitação: complexidade para acessar dados

Necessidade de programas específicos e lógicos complexos para recuperar, atualizar ou combinar dados em sistemas baseados em arquivos.

Limitação: redundância não controlada

Duplicação de informações em vários arquivos e locais sem controle central, aumentando consumo de espaço e risco de inconsistência.

Redundância controlada

Técnica de banco de dados que evita duplicidade desnecessária de informações, favorecendo bases com muitos leitores e poucas operações de escrita.

Programas de aplicação com dados embutidos

Modelo arcaico anterior aos SGBDs em que o código da aplicação gerenciava diretamente os arquivos em disco, tornando obrigatório alterar o programa ao modificar a estrutura dos dados e vice-versa.

Divisão entre dados e programas

Etapa da evolução em que dados e programas são separados, permitindo maior flexibilidade na manutenção e organização dos sistemas.

Independência entre dados e programas

Situação em que dados e programas são independentes, com um SGBD intermediando o acesso, reduzindo acoplamento e facilitando evolução de sistemas.

Minimundo ou universo de discurso (UoD)

Parte do mundo real sobre a qual será criado o banco de dados e sua aplicação, representando algum aspecto específico com dados logicamente coerentes.

Características do minimundo

Representa aspecto do mundo real, é construído para finalidade específica, pode ser manual ou informatizado, possui complexidade variável e qualquer tamanho.

SGBD (Sistema de Gerenciamento de Banco de Dados)

Coleção de programas que permitem definir, construir, manter, recuperar e atualizar um banco de dados, também conhecido como DBMS.

DBMS (DataBase Management System)

Software de propósito geral responsável pela definição, construção, armazenamento, manipulação e administração de bancos de dados.

Função de definir um banco de dados

Especificar tipos de dados, estruturas e restrições para os dados que serão armazenados, buscando reduzir inconsistência.

Função de construir um banco de dados

Processo de armazenar os dados definidos em um meio de armazenamento controlado por um SGBD.

Função de manipular um banco de dados

Abrange operações de recuperação (consulta) e atualização (inserção, alteração, exclusão) de dados.

Dependência tecnológica do SGBD

O SGBD é dependente de tecnologia, incorporando funções de definição, recuperação e alteração de dados conforme recursos de hardware e software disponíveis.

Exemplos de SGBDs

SQL Server, PostgreSQL, MySQL, MariaDB (versão modificada do MySQL) e Oracle, frequentemente cobrados em concursos.

Metadados

Dados sobre os dados, isto é, informações que descrevem, identificam, organizam, localizam e tornam o uso dos dados mais eficiente dentro de um SGBD.

Função dos metadados

Fornecer estrutura e informação descritiva que permita ao SGBD gerenciar os dados de forma organizada e eficiente.

Diretório x banco de dados relacional

Um diretório não pode ser considerado um banco de dados relacional, pois carece de estruturas e mecanismos adicionais necessários para organizar e relacionar informações.

Chave primária (contexto da questão)

Código único que identifica uma entidade de forma unívoca em uma tabela, mas a mera existência de arquivos com códigos únicos em diretórios não caracteriza um banco de dados relacional.

Comunidade de usuários de um banco de dados

Conjunto de pessoas ou aplicações que utilizam uma mesma base de dados integrada para suas necessidades de informação.

Escalabilidade em bancos de dados

Capacidade de o banco de dados crescer em tamanho e complexidade, acompanhando o aumento das demandas, sem perda significativa de desempenho.

Objetivo principal de um SGBD

Permitir a definição, construção, manutenção e manipulação de bancos de dados de modo eficiente, seguro e consistente.

Projetista de Banco de Dados

Profissional responsável por identificar os dados a serem armazenados no banco, definir restrições e escolher a estrutura conceitual e lógica adequada para representá-los.

Modelagem conceitual do BD

Nível mais alto do projeto de banco de dados, define quais dados vão aparecer no banco sem considerar detalhes de implementação.

Administrador de Banco de Dados (DBA)

Profissional responsável pela administração do banco de dados e do SGBD, monitorando segurança, tempo de resposta e definindo estruturas de armazenamento e métodos de acesso.

Atribuições do DBA

Monitorar uso do BD, especificar regras de segurança e autorizar acesso, definir estruturas de armazenamento, métodos de acesso e procedimentos de backup e recuperação.

Programador de Aplicações

Escreve programas de aplicação que fazem requisições ao SGBD usando comandos como SELECT, INSERT, DELETE e UPDATE ou ferramentas RAD.

Usuário final leigo

Usuário que interage com o banco de dados apenas por meio de programas de aplicação, sem conhecer linguagem de consulta.

Usuário final casual

Usuário que acessa o banco eventualmente, geralmente em nível hierárquico médio ou elevado, podendo solicitar informações diferentes a cada acesso.

Usuário final avançado

Usuário que interage diretamente com o banco submetendo requisições em linguagem de consulta, como SQL.

Administrador de Dados (AD)

Profissional responsável pela visão corporativa única dos dados, cuidando da padronização, integração e organização das informações entre bancos distintos.

Atribuições do Administrador de Dados

Definir padrões de nomenclatura, conhecer as informações representadas no banco, integrar dados entre bancos distintos, levantar requisitos funcionais e criar o modelo conceitual.

Diferença entre DBA e AD

O DBA foca em monitoramento, segurança e aspectos técnicos do SGBD, enquanto o AD cuida da administração e organização dos dados em nível corporativo.

Linguagem de definição de visões (VDL)

Linguagem usada para especificar o esquema externo ou de visão, lidando com tipos de usuários e seus acessos ao banco de dados.

Linguagem de definição de dados (DDL)

Linguagem usada para especificar o esquema conceitual do banco de dados, incluindo criação, alteração e exclusão de estruturas.

Linguagem de definição de armazenamento (SDL)

Linguagem utilizada para especificar o esquema interno, definindo como os dados são fisicamente armazenados.

Linguagem de manipulação de dados (DML)

Linguagem fornecida pelo SGBD para manipular dados, permitindo operações de recuperação, inserção, remoção e modificação (CRUD).

SQL e integração de linguagens

Linguagem SQL combina características de VDL, DDL e DML em uma única linguagem de consulta estruturada, permitindo definição e manipulação de dados.

SISTEMA DE BANCO DE DADOS

Um sistema de banco de dados é uma coleção de dados inter-relacionados e um conjunto de programas que permitem aos usuários acessar e modificar esses dados.

SGBD

Software que gerencia o banco de dados, armazenando dados, metadados e oferecendo mecanismos de acesso, segurança, concorrência e recuperação.

Metadados

Dados sobre dados, armazenados no catálogo do SGBD, descrevendo estruturas, tipos, restrições e demais características do banco (função autodescritiva)

Natureza autodescritiva

Característica pela qual o SGBD armazena no catálogo a definição completa das estruturas e restrições do banco, permitindo que o próprio banco descreva seu conteúdo.

Independência entre programas e dados

Separação em que os programas tratam as regras de negócio enquanto o banco de dados fica responsável apenas pelo armazenamento e gestão dos dados.

Abstração de dados

Uso de um modelo de dados para esconder detalhes de armazenamento, oferecendo ao usuário uma visão conceitual, mais genérica e de alto nível dos dados.

Modelo de dados

Tipo de abstração de dados usado para prover a representação conceitual do banco, como modelos relacional, orientado a objetos etc.

Múltiplas visões

Capacidade do SGBD de fornecer a cada usuário uma visão específica do banco, exibindo apenas os dados de seu interesse.

Controle de redundância

Mecanismo para evitar replicação indevida de dados, mantendo apenas redundância controlada voltada à alta disponibilidade e recuperação.

Controle de concorrência

Conjunto de mecanismos do SGBD que garantem isolamento das transações e consistência dos dados quando várias operações ocorrem em paralelo.

Segurança em BD

Conjunto de recursos do SGBD para restringir acesso não autorizado, com autenticação, permissões, senhas, concessão e revogação de privilégios, perfis e grupos de usuários.

Backup e recovery

Funcionalidade que permite criar cópias de segurança dos dados e recuperar o banco em caso de falhas de hardware ou software.

Restrições de integridade

Regras definidas no banco para garantir correção, consistência e validade dos dados, impostas e mantidas pelo SGBD.

Arquitetura ANSI/SPARC

Arquitetura de três níveis (externo, conceitual e interno) que organiza a forma como o SGBD representa e armazena dados, permitindo independência entre esquemas.

Nível externo (visão)

Nível que contém esquemas externos ou visões de usuário, cada um descrevendo apenas a parte do banco de interesse de um grupo específico.

Nível conceitual

Nível que descreve a estrutura de todo o banco para a comunidade de usuários, mostrando entidades, tipos de dados, relacionamentos, operações e restrições, escondendo detalhes físicos.

Nível interno (físico)

Nível que descreve como os dados são realmente armazenados, definindo estruturas de armazenamento, organização física dos registros e trajetos de acesso.

Independência lógica de dados

Capacidade de modificar o esquema conceitual sem afetar programas de aplicação ou esquemas externos, mesmo alterando a estrutura do banco.

Independência física de dados

Capacidade de modificar o esquema físico (por exemplo, localização de arquivos ou criação de índices) sem alterar o esquema conceitual e, em consequência, o externo.

Mini mundo

Fração do mundo real que será representada no banco de dados, usada como base para a análise de requisitos.

Projeto conceitual de BD

Etapa em que se define o esquema conceitual, descrição concisa dos requisitos de dados (tipos de entidades, relacionamentos e restrições), independente de SGBD específico, usando modelos de alto nível como o MER.

Projeto lógico de BD

Etapa que mapeia o modelo conceitual para o modelo de dados do SGBD (relacional, OO etc), independente de um SGBD específico, mas dependente do paradigma do modelo.

Projeto físico de BD

Etapa dependente de um SGBD específico em que se definem estruturas de armazenamento, organização física de registros, criação de índices e alocação de espaço.

Esquema conceitual

Descrição única e concisa dos requisitos de dados dos usuários em um modelo de alto nível, como entidades, relacionamentos e restrições.

Esquema lógico

Representação do banco no modelo de dados escolhido (por exemplo, relacional), resultante do mapeamento do esquema conceitual, ainda independente de um SGBD específico.

Esquema físico

Descrição detalhada da implementação do banco em um SGBD específico, incluindo estruturas de armazenamento, arquivos, índices e parâmetros físicos.

Visão (esquema externo)

Descrição parcial do banco apresentada a um usuário ou grupo, que não implica replicação física dos dados, apenas seleção lógica sobre o esquema conceitual.

Sistema de arquivos

Forma tradicional de armazenamento em que programas guardam arquivos diretamente no sistema de arquivos, sem um gerenciador de banco de dados, com menor independência de dados e mais redundância.

Modelo hierárquico

Modelo em que os dados são organizados em estrutura de árvore, com registros ligados por relações pai–filho; cada filho tem um único pai, enquanto um pai pode ter vários filhos.

Registro raiz (modelo hierárquico)

Registro localizado no topo da árvore hierárquica; em um modelo hierárquico há um único registro do tipo raiz.

Registros folha (modelo hierárquico)

Registros que aparecem nas extremidades da árvore, sem filhos associados, compondo as folhas da estrutura hierárquica.

Modelo em rede

Extensão do modelo hierárquico que elimina a hierarquia rígida e permite que um mesmo registro participe de várias associações, viabilizando relacionamentos de um para muitos e filhos com mais de um pai.

Modelo relacional

Modelo formal baseado na teoria de conjuntos, que representa o banco como coleção de relações (tabelas), aplicando operações como união e interseção de conjuntos para manipular dados.

Relação (modelo relacional)

Conjunto de tuplas que forma uma tabela; é semelhante à ideia de tabela, onde cada linha é uma tupla e cada coluna é um atributo.

Tupla (modelo relacional)

Linha de uma tabela relacional, representando um registro composto por atributos; é como a instância de um tipo de objeto com seus valores persistidos.

SGBDs relacionais

Sistemas gerenciadores como Oracle, PostgreSQL, MySQL, Firebird e SQL Server, todos implementando o modelo de dados relacional.

Modelo orientado a objetos

Modelo em que cada entidade do mundo real é representada por um objeto com estado e comportamento, incorporando conceitos como encapsulamento e herança para representar objetos complexos.

Objeto complexo (bancos OO)

Tipo de objeto que contém outros objetos dentro de si, como o objeto Funcionário que inclui supervisor ou o objeto Departamento, exigindo representação semântica além do modelo relacional tradicional.

Modelo de dados (conceito)

Conjunto de conceitos usados para descrever formalmente a estrutura de um banco de dados, incluindo tipos de dados, relacionamentos e restrições de integridade.

NoSQL (definição geral)

Conjunto de abordagens de armazenamento que não seguem o modelo relacional tradicional, oferecendo maior escalabilidade horizontal, flexibilidade para dados não estruturados e esquemas dinâmicos.

Principais tipos de bancos NoSQL

Bancos organizados em modelos como documentos, chave–valor, colunas e grafos, muito utilizados em Big Data, IoT, redes sociais e aplicações em tempo real.

Escalabilidade horizontal (NoSQL)

Capacidade de aumentar desempenho adicionando novos nós ao sistema, distribuindo consultas e armazenamento para lidar com grandes volumes de dados.

Modelo Entidade-Relacionamento (MER)

Modelo conceitual de alto nível usado para representar, de forma compreensível aos usuários, a estrutura lógica de um banco de dados por meio de entidades, relacionamentos e atributos.

Diagrama Entidade-Relacionamento (DER)

Representação gráfica do MER, mostrando entidades, seus atributos e relacionamentos, utilizado para documentar visualmente um problema de dados.

Projeto conceitual de banco de dados

Primeira etapa do desenvolvimento de BD, em que se definem entidades, atributos, relacionamentos, restrições e semântica, de maneira clara e não ambígua, antes do projeto lógico e físico.

Entidade (nível conceitual)

“Coisa” do mundo real com existência independente, física ou conceitual, representada por um retângulo com nome e descrita por atributos; no modelo lógico torna-se relação e no físico, tabela.

Instância de entidade

Manifestação concreta de um tipo de entidade; é um registro específico que assume valores para os atributos definidos naquele tipo de entidade.

Instância de banco de dados

Coleção de dados armazenados no banco de dados em um determinado momento, chamada de extensão do BD, que muda a cada operação de inserção, exclusão ou atualização.

Esquema de banco de dados

Descrição estrutural do banco de dados (entidades, atributos e relacionamentos), também chamada de intenção do BD, que não se altera com frequência e define a organização das tabelas.

Atributo (de entidade ou relacionamento)

Propriedade que descreve uma característica de uma entidade ou relacionamento, podendo identificar, qualificar ou caracterizar dados; relacionamentos também podem ter atributos.

Atributo simples (atômico)

Atributo indivisível, que não pode ser decomposto em partes menores, como sexo, peso ou cor, armazenando um único valor por instância.

Atributo composto

Atributo divisível, decomposto em subatributos mais básicos, como endereço (logradouro, bairro, CEP, complemento) ou nome (primeiro_nome, sobrenome).