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Modèle relationnel : relation, attribut, domaine, clef primaire, clef étrangère, schéma relationnel.

Identifier les concepts définissant le modèle relationnel.

Ces concepts permettent d’exprimer les contraintes d’intégrité (domaine, relation et référence).

Système de gestion de bases de données relationnelles.

Identifier les services rendus par un système de gestion de bases de données relationnelles : persistance des données, gestion des accès concurrents, efficacité de traitement des requêtes, sécurisation des accès.

Il s’agit de comprendre le rôle et les enjeux des différents services sans en détailler le fonctionnement.

Lien vers le programme complet

Les bases de données sont aujourd'hui incontournables, car très peu d'informations restent encore stockées sur du papier. Nous avons vu en première comment utiliser des données comme celle d'un tableur avec notamment l'utilisation du format csv. Cependant l'utilisation de simples tableaux a ses limites et c'est pour cela que l'on utilise les bases de données relationnelles qui ont été formalisées en 1970 par Edgar F.Codd qui recevra le prix Turing en 1981 pour son travail.

Définition

Une base de données est une collection organisée de données, généralement stockées et accessibles électroniquement à partir d'un système informatique.

Il existe divers modèles de bases de données:

  • les bases données relationnelles utilisent des tableaux de données organisés en lignes et colonnes auxquelles on accède graĉe au langage SQL.
  • les bases de données non relationnelles dites noSQL qui peuvent stocker des données de formes diverses graphes, documents...

Cette année, nous nous interresserons uniquement aux bases de données relationnelles et au langage SQL dont on peut voir ci-dessous un exemple de reqête et de résultats sur une base de données de location de DVD.

DVD Rental Query.png
By BernardoSulzbach - Own work, CC BY-SA 4.0, Link

Motivations

Tout d'abord l'utilisation de fichiers csv pose des problèmes d'accés aux données dans le cas des accés concurrentiels:

  • Tous les utilisateurs doivent charger le fichier pour l'utiliser.
  • Que faire si plusieurs utilisateurs modifient en même temps le fichier?

Approche simpliste avec accés direct aux
fichiers Image CC-BY-NC-SA Philippe Rigaux sur sql.dbpedia.fr

D'autres part, l'organisation même des données au sein d'un seul tableau n'est pas optimale.

Prenons l'exemple d'un tableau donnant les récompenses aux oscars. wikdata.org

humanLabel awardEditionLabel awardLabel awardWorkLabel directorLabel time
Bong Joon-ho 92e cérémonie des Oscars Oscar du meilleur réalisateur Parasite Bong Joon-ho 2020-02-09T00:00:00Z
Brad Pitt 92e cérémonie des Oscars Oscar du meilleur acteur dans un second rôle Once Upon a Time in... Hollywood Quentin Tarantino 2020-02-09T00:00:00Z
Guillaume Rocheron 92e cérémonie des Oscars Oscar des meilleurs effets visuels 1917 Sam Mendes 2020-02-09T00:00:00Z
Joaquin Phoenix 92e cérémonie des Oscars Oscar du meilleur acteur Joker Todd Phillips 2020-02-09T00:00:00Z
Julia Reichert 92e cérémonie des Oscars Oscar du meilleur film documentaire American Factory Julia Reichert 2020-02-09T00:00:00Z
Laura Dern 92e cérémonie des Oscars Oscar de la meilleure actrice dans un second rôle Marriage Story Noah Baumbach 2020-02-09T00:00:00Z
Renée Zellweger 92e cérémonie des Oscars Oscar de la meilleure actrice Judy Rupert Goold 2020-02-09T00:00:00Z
Olivia Colman 91e cérémonie des Oscars Oscar de la meilleure actrice The Favourite Yórgos Lánthimos 2019-02-24T00:00:00Z
Rami Malek 91e cérémonie des Oscars Oscar du meilleur acteur Bohemian Rhapsody Bryan Singer 2019-02-24T00:00:00Z
Ruth E. Carter 91e cérémonie des Oscars Oscar de la meilleure création de costumes Black Panther Ryan Coogler 2019-02-24T00:00:00Z
Alexandre Desplat 90e cérémonie des Oscars Oscar de la meilleure musique de film La Forme de l'eau Guillermo del Toro 2018-03-04T00:00:00Z
Allison Janney 90e cérémonie des Oscars Oscar de la meilleure actrice dans un second rôle Moi, Tonya Craig Gillespie 2018-03-04T00:00:00Z
Frances McDormand 90e cérémonie des Oscars Oscar de la meilleure actrice Trois Billboards : Les Panneaux de la vengeance Martin McDonagh 2018-03-04T00:00:00Z
Frank Stiefel 90e cérémonie des Oscars Oscar du meilleur court métrage documentaire Heaven Is a Traffic Jam on the 405 Frank Stiefel 2018-03-04T00:00:00Z
Gary Oldman 90e cérémonie des Oscars Oscar du meilleur acteur Les Heures sombres Joe Wright 2018-03-04T00:00:00Z
Gregg Landaker 90e cérémonie des Oscars Oscar du meilleur mixage de son Dunkerque Christopher Nolan 2018-03-04T00:00:00Z
Guillermo del Toro 90e cérémonie des Oscars Oscar du meilleur réalisateur La Forme de l'eau Guillermo del Toro 2018-03-04T00:00:00Z
James Ivory 90e cérémonie des Oscars Oscar du meilleur scénario adapté Call Me by Your Name Luca Guadagnino 2018-03-04T00:00:00Z
Jordan Peele 90e cérémonie des Oscars Oscar du meilleur scénario original Get Out Jordan Peele 2018-03-04T00:00:00Z
Lee Smith 90e cérémonie des Oscars Oscar du meilleur montage Dunkerque Christopher Nolan 2018-03-04T00:00:00Z
Lucy Sibbick 90e cérémonie des Oscars Oscar du meilleur maquillage Les Heures sombres Joe Wright 2018-03-04T00:00:00Z
Mark Bridges 90e cérémonie des Oscars Oscar de la meilleure création de costumes Phantom Thread Paul Thomas Anderson 2018-03-04T00:00:00Z
Richard King 90e cérémonie des Oscars Oscar du meilleur montage de son Dunkerque Christopher Nolan 2018-03-04T00:00:00Z
Richard R. Hoover 90e cérémonie des Oscars Oscar des meilleurs effets visuels Blade Runner 2049 Denis Villeneuve 2018-03-04T00:00:00Z
Roger Deakins 90e cérémonie des Oscars Oscar de la meilleure photographie Blade Runner 2049 Denis Villeneuve 2018-03-04T00:00:00Z
Sam Rockwell 90e cérémonie des Oscars Oscar du meilleur acteur dans un second rôle Trois Billboards : Les Panneaux de la vengeance Martin McDonagh 2018-03-04T00:00:00Z
Adam Valdez 89e cérémonie des Oscars Oscar des meilleurs effets visuels Le Livre de la jungle Jon Favreau 2017-02-26T00:00:00Z
Anna Udvardy 89e cérémonie des Oscars Oscar du meilleur court métrage de fiction Sing Kristóf Deák 2017-02-26T00:00:00Z
Barry Jenkins 89e cérémonie des Oscars Oscar du meilleur scénario adapté Moonlight Barry Jenkins 2017-02-26T00:00:00Z
Casey Affleck 89e cérémonie des Oscars Oscar du meilleur acteur Manchester by the Sea Kenneth Lonergan 2017-02-26T00:00:00Z
Clark Spencer 89e cérémonie des Oscars Oscar du meilleur film d'animation Zootopie Byron Howard 2017-02-26T00:00:00Z
Colleen Atwood 89e cérémonie des Oscars Oscar de la meilleure création de costumes Les Animaux fantastiques David Yates 2017-02-26T00:00:00Z
Damien Chazelle 89e cérémonie des Oscars Oscar du meilleur réalisateur La La Land Damien Chazelle 2017-02-26T00:00:00Z
Emma Stone 89e cérémonie des Oscars Oscar de la meilleure actrice La La Land Damien Chazelle 2017-02-26T00:00:00Z
Jeremy Kleiner 89e cérémonie des Oscars Oscar du meilleur film Moonlight Barry Jenkins 2017-02-26T00:00:00Z
John Gilbert 89e cérémonie des Oscars Oscar du meilleur montage Tu ne tueras point Mel Gibson 2017-02-26T00:00:00Z
Justin Hurwitz 89e cérémonie des Oscars Oscar de la meilleure musique de film La La Land Damien Chazelle 2017-02-26T00:00:00Z
Kenneth Lonergan 89e cérémonie des Oscars Oscar du meilleur scénario original Manchester by the Sea Kenneth Lonergan 2017-02-26T00:00:00Z
Linus Sandgren 89e cérémonie des Oscars Oscar de la meilleure photographie La La Land Damien Chazelle 2017-02-26T00:00:00Z
Mahershalalhashbaz Ali 89e cérémonie des Oscars Oscar du meilleur acteur dans un second rôle Moonlight Barry Jenkins 2017-02-26T00:00:00Z
Robert Mackenzie 89e cérémonie des Oscars Oscar du meilleur mixage de son Tu ne tueras point Mel Gibson 2017-02-26T00:00:00Z
Sylvain Bellemare 89e cérémonie des Oscars Oscar du meilleur montage de son Premier Contact Denis Villeneuve 2017-02-26T00:00:00Z
Viola Davis 89e cérémonie des Oscars Oscar de la meilleure actrice dans un second rôle Fences Denzel Washington 2017-02-26T00:00:00Z
Alejandro González Iñárritu 88e cérémonie des Oscars Oscar du meilleur réalisateur The Revenant Alejandro González Iñárritu 2016-02-28T00:00:00Z
Alicia Vikander 88e cérémonie des Oscars Oscar de la meilleure actrice dans un second rôle The Danish Girl Tom Hooper 2016-02-28T00:00:00Z
Benjamin Cleary 88e cérémonie des Oscars Oscar du meilleur court métrage de fiction Stutterer Benjamin Cleary 2016-02-28T00:00:00Z
Brie Larson 88e cérémonie des Oscars Oscar de la meilleure actrice Room Lenny Abrahamson 2016-02-28T00:00:00Z
Charles Randolph 88e cérémonie des Oscars Oscar du meilleur scénario adapté The Big Short Adam McKay 2016-02-28T00:00:00Z
Damian Martin 88e cérémonie des Oscars Oscar du meilleur maquillage Mad Max: Fury Road George Miller 2016-02-28T00:00:00Z
David White 88e cérémonie des Oscars Oscar du meilleur montage de son Mad Max: Fury Road George Miller 2016-02-28T00:00:00Z
Emmanuel Lubezki 88e cérémonie des Oscars Oscar de la meilleure photographie The Revenant Alejandro González Iñárritu 2016-02-28T00:00:00Z
Ennio Morricone 88e cérémonie des Oscars Oscar de la meilleure musique de film The Hateful Eight Quentin Tarantino 2016-02-28T00:00:00Z
Gregg Rudloff 88e cérémonie des Oscars Oscar du meilleur mixage de son Mad Max: Fury Road George Miller 2016-02-28T00:00:00Z
James Gay-Rees 88e cérémonie des Oscars Oscar du meilleur film documentaire Amy Asif Kapadia 2016-02-28T00:00:00Z
Jenny Beavan 88e cérémonie des Oscars Oscar de la meilleure création de costumes Mad Max: Fury Road George Miller 2016-02-28T00:00:00Z
Jonas Rivera 88e cérémonie des Oscars Oscar du meilleur film d'animation Vice-Versa Pete Docter 2016-02-28T00:00:00Z
Josh Singer 88e cérémonie des Oscars Oscar du meilleur scénario original Spotlight Tom McCarthy 2016-02-28T00:00:00Z
Leonardo DiCaprio 88e cérémonie des Oscars Oscar du meilleur acteur The Revenant Alejandro González Iñárritu 2016-02-28T00:00:00Z
Lisa Thompson 88e cérémonie des Oscars Oscar de la meilleure direction artistique Mad Max: Fury Road George Miller 2016-02-28T00:00:00Z
Margaret Sixel 88e cérémonie des Oscars Oscar du meilleur montage Mad Max: Fury Road George Miller 2016-02-28T00:00:00Z
Mark Rylance 88e cérémonie des Oscars Oscar du meilleur acteur dans un second rôle Le pont des espions Steven Spielberg 2016-02-28T00:00:00Z
Mark Williams Ardington 88e cérémonie des Oscars Oscar des meilleurs effets visuels Ex Machina Alex Garland 2016-02-28T00:00:00Z
Pato Escala Pierart 88e cérémonie des Oscars Oscar du meilleur court métrage d'animation Historia de un oso Gabriel Osorio Vargas 2016-02-28T00:00:00Z
Sharmeen Obaid-Chinoy 88e cérémonie des Oscars Oscar du meilleur court métrage documentaire A Girl in the River: The Price of Forgiveness Sharmeen Obaid-Chinoy 2016-02-28T00:00:00Z
Steve Golin 88e cérémonie des Oscars Oscar du meilleur film Spotlight Tom McCarthy 2016-02-28T00:00:00Z
Adam Stockhausen 87e cérémonie des Oscars Oscar de la meilleure direction artistique The Grand Budapest Hotel Wes Anderson 2015-02-22T00:00:00Z
Alan Robert Murray 87e cérémonie des Oscars Oscar du meilleur montage de son American Sniper Clint Eastwood 2015-02-22T00:00:00Z
Alejandro González Iñárritu 87e cérémonie des Oscars Oscar du meilleur réalisateur Birdman Alejandro González Iñárritu 2015-02-22T00:00:00Z
Alexander Dinelaris Jr. 87e cérémonie des Oscars Oscar du meilleur scénario original Birdman Alejandro González Iñárritu 2015-02-22T00:00:00Z
Alexandre Desplat 87e cérémonie des Oscars Oscar de la meilleure musique de film The Grand Budapest Hotel Wes Anderson 2015-02-22T00:00:00Z
Craig Mann 87e cérémonie des Oscars Oscar du meilleur mixage de son Whiplash Damien Chazelle 2015-02-22T00:00:00Z
Eddie Redmayne 87e cérémonie des Oscars Oscar du meilleur acteur Une merveilleuse histoire du temps James Marsh 2015-02-22T00:00:00Z
Ellen Goosenberg Kent 87e cérémonie des Oscars Oscar du meilleur court métrage documentaire Crisis Hotline: Veterans Press 1 Ellen Goosenberg Kent 2015-02-22T00:00:00Z
Emmanuel Lubezki 87e cérémonie des Oscars Oscar de la meilleure photographie Birdman Alejandro González Iñárritu 2015-02-22T00:00:00Z
Graham Moore 87e cérémonie des Oscars Oscar du meilleur scénario adapté Imitation Game Morten Tyldum 2015-02-22T00:00:00Z
Ian Hunter 87e cérémonie des Oscars Oscar des meilleurs effets visuels Interstellar Christopher Nolan 2015-02-22T00:00:00Z
J. K. Simmons 87e cérémonie des Oscars Oscar du meilleur acteur dans un second rôle Whiplash Damien Chazelle 2015-02-22T00:00:00Z
James Lucas 87e cérémonie des Oscars Oscar du meilleur court métrage de fiction The Phone Call Mat Kirkby 2015-02-22T00:00:00Z
John Lesher 87e cérémonie des Oscars Oscar du meilleur film Birdman Alejandro González Iñárritu 2015-02-22T00:00:00Z
Julianne Moore 87e cérémonie des Oscars Oscar de la meilleure actrice Still Alice Wash Westmoreland 2015-02-22T00:00:00Z
Kristina Reed 87e cérémonie des Oscars Oscar du meilleur court métrage d'animation Feast Patrick Osborne 2015-02-22T00:00:00Z
Mark Coulier 87e cérémonie des Oscars Oscar du meilleur maquillage The Grand Budapest Hotel Wes Anderson 2015-02-22T00:00:00Z
Milena Canonero 87e cérémonie des Oscars Oscar de la meilleure création de costumes The Grand Budapest Hotel Wes Anderson 2015-02-22T00:00:00Z
Patricia Arquette 87e cérémonie des Oscars Oscar de la meilleure actrice dans un second rôle Boyhood Richard Linklater 2015-02-22T00:00:00Z
Roy Conli 87e cérémonie des Oscars Oscar du meilleur film d'animation Big Hero 6 Chris Williams 2015-02-22T00:00:00Z
Tom Cross 87e cérémonie des Oscars Oscar du meilleur montage Whiplash Damien Chazelle 2015-02-22T00:00:00Z
Alexandre Espigares 86e cérémonie des Oscars Oscar du meilleur court métrage d'animation Mr Hublot Laurent Witz 2014-03-02T00:00:00Z
Alfonso Cuarón 86e cérémonie des Oscars Oscar du meilleur réalisateur Gravity Alfonso Cuarón 2014-03-02T00:00:00Z
Anders Walter 86e cérémonie des Oscars Oscar du meilleur court métrage de fiction Helium Kim Magnusson 2014-03-02T00:00:00Z
Beverley Dunn 86e cérémonie des Oscars Oscar de la meilleure direction artistique Gatsby le Magnifique Baz Luhrmann 2014-03-02T00:00:00Z
Cate Blanchett 86e cérémonie des Oscars Oscar de la meilleure actrice Blue Jasmine Woody Allen 2014-03-02T00:00:00Z
Catherine Martin 86e cérémonie des Oscars Oscar de la meilleure création de costumes Gatsby le Magnifique Baz Luhrmann 2014-03-02T00:00:00Z
Chris Lawrence 86e cérémonie des Oscars Oscar des meilleurs effets visuels Gravity Alfonso Cuarón 2014-03-02T00:00:00Z
Emmanuel Lubezki 86e cérémonie des Oscars Oscar de la meilleure photographie Gravity Alfonso Cuarón 2014-03-02T00:00:00Z
Glenn Freemantle 86e cérémonie des Oscars Oscar du meilleur montage de son Gravity Alfonso Cuarón 2014-03-02T00:00:00Z
Jared Leto 86e cérémonie des Oscars Oscar du meilleur acteur dans un second rôle The Dallas Buyers Club Jean-Marc Vallée 2014-03-02T00:00:00Z
Jeremy Kleiner 86e cérémonie des Oscars Oscar du meilleur film Twelve Years a Slave Steve McQueen 2014-03-02T00:00:00Z
John Ridley 86e cérémonie des Oscars Oscar du meilleur scénario adapté Twelve Years a Slave Steve McQueen 2014-03-02T00:00:00Z
Lupita Nyong'o 86e cérémonie des Oscars Oscar de la meilleure actrice dans un second rôle Twelve Years a Slave Steve McQueen 2014-03-02T00:00:00Z
Malcolm Clarke 86e cérémonie des Oscars Oscar du meilleur court métrage documentaire La Dame du 6 Malcolm Clarke 2014-03-02T00:00:00Z
Mark Sanger 86e cérémonie des Oscars Oscar du meilleur montage Gravity Alfonso Cuarón 2014-03-02T00:00:00Z
Matthew McConaughey 86e cérémonie des Oscars Oscar du meilleur acteur The Dallas Buyers Club Jean-Marc Vallée 2014-03-02T00:00:00Z
Niv Adiri 86e cérémonie des Oscars Oscar du meilleur mixage de son Gravity Alfonso Cuarón 2014-03-02T00:00:00Z
Peter Del Vecho 86e cérémonie des Oscars Oscar du meilleur film d'animation La Reine des neiges Chris Buck 2014-03-02T00:00:00Z
Robin Mathews 86e cérémonie des Oscars Oscar du meilleur maquillage The Dallas Buyers Club Jean-Marc Vallée 2014-03-02T00:00:00Z
Spike Jonze 86e cérémonie des Oscars Oscar du meilleur scénario original Her Spike Jonze 2014-03-02T00:00:00Z
Steven Price 86e cérémonie des Oscars Oscar de la meilleure musique de film Gravity Alfonso Cuarón 2014-03-02T00:00:00Z
Christoph Waltz 85e cérémonie des Oscars Oscar du meilleur acteur dans un second rôle Django Unchained Quentin Tarantino 2013-02-24T00:00:00Z
Mark Andrews 85e cérémonie des Oscars Oscar du meilleur film d'animation Rebelle Brenda Chapman 2013-02-24T00:00:00Z
Quentin Tarantino 85e cérémonie des Oscars Oscar du meilleur scénario original Django Unchained Quentin Tarantino 2013-02-24T00:00:00Z

Vous voyez déjà sur cet extrait que certaines données sont redondantes comme les dates des cérémonies, les noms des réalisateurs de films.

Si on doit modifier une information sur un acteur on doit le faire sur toute la table, et pas seulement à un endroit.

On le voit bien, il serait préférable de stocker les informations sur les films, les acteurs les cérémonies séparément, puis établir des liens entre elles pour éviter toutes ces redondances. C'est pourquoi on parle de base de données relationnelles.

Modèle relationnel

Dans une base de données, plutôt que de stocker toutes les données dans une table, on les stocke dans plusieurs tables reliées entre elles.

Une base de données est définie par son schéma relationnel qui spécifie:

  • la liste des tables avec pour chaque table:

    • le nom de la table(relation)
    • la liste des colonnes(attributs) avec leur nom et le domaine de valeurs des données qui y sont stockées(Chaînes de caractères, entiers, dates...).
    • les identifiants (uniques) de chaque ligne

    Table relationnel

  • les tables doivent être reliées entre elles grâce à des identifiants secondaires.

    Relation.png
    By Puerto01 at French Wikipedia, CC BY 2.5, Link

Système de gestion de base de données: SGBD

Comme nous l'avons vu l'utilisation d'un modèle relationnel, permet d'éviter des redondances dans les données ce qui permet d'économiser de la place mais aussi de ne garder qu'un seule source de vérité, et éviter par exemple les noms orthographiés de plusieurs façons diffréntes.

Mais c'est pas tout, la base de données est gérée par un programme appelé système de gestion de base de données(SGBD).

Approche classique avec serveur SGBD Image CC-BY-NC-SA Philippe Rigaux sur sql.dbpedia.fr

Le SGBD veille à ce que les données dans la table restent conformes au schéma qui la définit, mais aussi:

  • la gestion des accès concurrents: que faire si deux personnes accédent et modifient en me temps la base de données?
  • efficacité de traitement des requêtes: les bases de données pouvant être très volumineuse(jusqu'au pétaoctet), il faut pouvoir rechercher dedans efficacement.
  • sécurisation des accès: qui a le droit de lire, d'écrire dans la base de données.
Propriétés ACID

En informatique, les propriétés ACID (atomicité, cohérence, isolation et durabilité) sont un ensemble de propriétés qui garantissent qu'une transaction informatique est exécutée de façon fiable.

Jim Gray a défini les propriétés qui garantissent des transactions fiables à la fin des années 1970 et a développé des technologies pour les mettre en œuvre automatiquement.

Article Wikipédia ACID