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Les Systèmes de gestion de base de données
Auteur : Frédéric Hourdeau Catégorie : Articles
Pour comprendre les spécifications techniques (vulgarisation) et une meilleure connaissance du marché.
En informatique un système de gestion de base de données (SGBD) est un logiciel système destiné à stocker et à partager des informations dans une base de données, en garantissant la qualité, la pérennité et la confidentialité des informations.
Un SGBD permet d'inscrire, de retrouver, de modifier, de trier, de transformer ou d'imprimer les informations de la base de données.
Il permet d'effectuer des compte -rendus des informations enregistrées et comporte des mécanismes pour assurer la cohérence des informations, éviter des pertes d'informations dues à des pannes, assurer la confidentialité et permettre son utilisation par d'autres logiciels.
Les systèmes de gestion de base de données sont des logiciels universels, indépendants de l'usage qui est fait des bases de données.
Ils sont utilisés pour de nombreuses applications informatiques, notamment la gestion de fichiers clients, , les progiciels de gestion intégrés ,la plupart des blogs et sites web ou encore par exemple les guichets automatique bancaires, les logiciels de réservation, les bibliothèques numériques les logiciels d'inventaire.
Il existe de nombreux systèmes de gestion de base de données. Oracle détient une part importante du marché des SGBD avec MySQL et Oracle Database.
Vient ensuite IBM ,les autres acteurs occupant une place beaucoup plus modeste.
Les SGBD sont souvent utilisés par d'autres logiciels ainsi que les administrateurs ou les développeurs. Ils peuvent être sous forme de composant logiciel, de serveur, de logiciel applicatif ou d'environnement de programmation.
Actuellement la majorité des SGBD du marché manipulent des bases de données relationnelles voir ci- dessous).
ð Utilité des SGBD
L'ensemble SGBD et base de données est destiné à permettre le stockage d'informations d'une manière qui offre de nombreux avantages par rapport à un enregistrement conventionnel dans des fichiers. Il permet d'obtenir et de modifier rapidement des informations, de les partager entre plusieurs usagers. Il garantit l'absence de redondance, l'intégrité, la confidentialité et la pérennité des informations tout en donnant des moyens d'éviter les éventuels conflits de modifications et en cachant les détails du format de fichier des bases de données.
Les informations sont enregistrées sous forme de données binaires qui sont la traduction de renseignements bruts (lettres, nombres, couleurs, formes,...).
Le SGBD comporte différents mécanismes destinés à retrouver rapidement les données et les convertir en vue d'obtenir des informations utilisables
Les informations sont typiquement manipulées par un logiciel applicatif qui fait appel aux services du SGBD pour manipuler la base de données. Alors qu'un logiciel applicatif qui manipule un fichier tient compte du format de données de ce fichier, un logiciel qui manipule une base de données par l'intermédiaire d'un SGBD n'a pas connaissance du format de la base de données, les informations sont présentées par le SGBD sous une forme qui cache les détails du format des fichiers dans lesquels elles sont enregistrées.
ð Fonctionnalités
Un SGBD permet d'enregistrer des informations, puis les rechercher, les modifier et créer automatiquement des compte -rendus du contenu de la base de données. Il permet de spécifier les types de données, la structure des informations contenues dans la base de données, ainsi que des règles de cohérence telles que l'absence de redondance
Les caractéristiques des informations enregistrées dans la base de données, ainsi que les relations, les règles de cohérence et les listes de contrôle d'accès sont enregistrées dans un catalogue qui se trouve à l'intérieur de la base de données et qui est manipulé par le SGBD.
Les opérations de recherche et de manipulation des informations, ainsi que la définition des caractéristiques des informations, des règles de cohérences et des autorisations d'accès peuvent être exprimés sous forme de requêtes dans un langage informatique reconnu par le SGBD.
SQL est le langage informatique le plus répandu ; c'est un langage normalisé de manipulation des bases de données. Il existe de nombreux autres langages comme le Databasic, Dataflex, dBase , xBaseScript (etc…).
Les bases de données sont enregistrées sur disque dur ; ces derniers ont une capacité supérieure, mais sont moins rapides, aussi le SGBD est équipé de mécanismes visant à accélérer les opérations. Les SGBD récents enregistrent non seulement les données, mais également leur description, des formulaires, la définition des compte-rendus, les règles de cohérence, des procédures; ils permettent le stockage de vidéos et d'images. Le SGBD manipule les structures complexes nécessaires à la conservation de ces informations.
Les SGBD sont équipés de mécanismes qui effectuent des vérifications à l'insu de l'utilisateur, en vue d'assurer la réussite des transactions, éviter des problèmes dus à la concurrence et assurer la sécurité des données :
ð Typologie
Selon leur construction et les possibilités qu'ils offrent les SGBD peuvent être dit hiérarchique (avec une structure arborescente), relationnels, orienté objet, objet-relationnel, XML/RDF ou mixte.
Ils peuvent être distribués, centralisés ou embarqués et peuvent être spatiaux. Ils se différencient également par la taille des bases de données qu'ils peuvent manipuler.
1) Actuellement la majorité des SGBD sont de type relationnel:
Le type relationnel: Selon ce modèle, les informations sont placées dans des tables avec lignes et colonnes et n'importe quelle information contenue dans la base de données peut être retrouvée à l'aide du nom de la table, du nom de la colonne et de la clé primaire. Le modèle relationnel est destiné à assurer l'indépendance des données et à offrir les bases pour contrôler la cohérence et éviter la redondance
2) Centralisé ou distribué :
Un SGBD est dit centralisé lorsque le logiciel contrôle l'accès à une base de données placée sur un ordinateur unique. Il est dit distribué lorsqu'il contrôle l'accès à des données qui sont dispersées entre plusieurs ordinateurs. Dans cette construction, un logiciel est placé sur chacun des ordinateurs, et les différents ordinateurs utilisent des moyens de communication pour coordonner les opérations
3) SGDB Embarqué ou client-serveur :
Une base de données embarquée est un SGBD sous forme de composant logiciel qui peut être incorporé dans un logiciel applicatif. Contrairement à un SGBD client-serveur dans lequel un processus traite les requêtes, un modèle embarqué se compose de bibliothèques logicielles liées par liaison dynamique avec le logiciel qui utilise le SGBD.
SGDB spatial: Les applications informatiques telles que les systèmes d'information géographiques et les outils de conception assistée par ordinateur utilisent des SGBD spatial. Ce type de logiciel permet le stockage d'informations géométriques telles que des points, des lignes, des surfaces et des volumes.
4) Taille des bases de données .
Les différents SGBD sur le marché se différencient par le périmètre d'utilisation des bases de données : Le périmètre influence le nombre d'utilisateurs simultanés, la taille des bases de données, la ou les emplacements, et la puissance de calcul nécessaire. Certains SGBD supportent de très grandes bases de données, et nécessitent des ordinateurs puissants et très couteux. D'autres SGBD fonctionnent sur des ordinateurs personnels bon marché, avec des limites quant à la taille des bases de données et la puissance de calcul.
On peut les classer en :
- SGBD personnels : de taille plus réduite ces produits sont beaucoup plus simples que les modèles pour les entreprises du fait qu'ils sont conçus pour servir un seul utilisateur à la fois . Lorsqu'un deuxième utilisateur essaye d'accéder à la base de données, il doit attendre que le premier ait terminé. Ces SGBD sont parfois installés sur des ordinateurs personnels pour des bases de données dites de bureau (anglais desktop database).
- les SGBD de groupe : les SGBD de groupe et d'entreprise peuvent être utilisés par plusieurs usagers simultanément. Ils sont dits de groupe lorsque le nombre d'usagers est relativement restreint (50 à 100). Aujourd'hui les modèles de groupe sont les plus populaires dans les petites et moyennes entreprises ou services.
-SGBD d'entreprise : Avec l'amélioration technologique, les SGBD d'entreprise sont devenus plus puissants, sont capables de manipuler de grandes quantités d'informations et peuvent être utilisées par des milliers d'utilisateurs simultanément.
- Internet : l'apparition de services Internet de grande audience a nécessité des moyens techniques adaptés à des besoins sans précédents en termes de nombre d'utilisateurs et de quantité d'informations. Prévus pour la répartition de charge (anglais load balancing), de nouveaux SGBD dits NoSQL ont fait le compromis de ne pas mettre en œuvre certaines fonctionnalités classiques des SGBD en vue d'obtenir la puissance de calcul et la scalabilité (portabilité cad capacité de montée en gamme) nécessaire aux services web de e-commerce, de recherche ou de réseau social.
ð Construction et fonctionnement.
Un SGBD est composé de nombreux programmes, parmi lesquels le moteur, le catalogue, le processeur de requêtes, le langage de commande et des outils:
• le moteur de base de données est le cœur du SGBD, il manipule les fichiers de la base de données, transmet les données de et vers les autres programmes, et vérifie la cohérence et l'intégrité des données.
•un programme manipule le catalogue : le magasin qui contient la description de l'organisation de la base de données, les listes de contrôle d'accès, le nom des personnes autorisées à manipuler la base de données et la description des règles de cohérence .
•le processeur de requête exécute les opérations demandées. Selon le modèles de SGBD, ces opérations peuvent être formulées dans un langage de commande, ou à l'aide d'une interface graphique du type QBE (requête par l’exemple).
•un langage de commande. Ce langage de requête permet de manipuler le contenu de la base de données. Reconnu par la majorité des SGBD du marché, SQL est devenu le langage standard de facto
Les outils du SGBD servent à créer des compte -rendus (reports), des écrans pour la saisie des informations, importer et exporter les données de et vers la base de données, et manipuler le catalogue.
Ces outils sont utilisés par l'administrateur de bases de données pour effectuer des sauvegardes, des restauration de données, autoriser ou interdire l'accès à certaines informations, et effectuer des modifications du contenu de la base de données - création, lecture, modification et suppression d'informations.
ð Procédures : Dans un SGBD relationnel, les demandes formulées au SGBD sont typiquement traitées en 5 étapes
• les logiciel client communiquent avec le SGBD en utilisant son interface de programmation via un réseau.
• le SGBD crée ensuite un thread (tâche) en vue de traiter la requête
• lors de l'exécution du thread, un compilateur transforme le texte exprimé dans le langage de requête du SGBD en un plan d’exécution.
• les opérateurs font appel au moteur de base de données, celui-ci exécute des algorithmes (en anglais access method) en vue de retrouver les informations et entretenir les structures des fichiers de la base de données.
• une fois les informations obtenues par le programme de manipulation de fichiers, celles-ci sont envoyées au thread d'exécution puis au dispositif de communication qui les transmet au client.
ð Moteur de base de données.
Partie centrale du SGBD, le moteur de base de données effectue les opérations d'enregistrement et de récupération des données. Selon le SGBD, La base de données peut être composées d'un ou de plusieurs fichiers. Le rôle du moteur est de manipuler ces fichiers.
Les index sont des structures destinées à accélérer les opérations de recherche, elles sont entretenues par le moteur de base de données. Le moteur manipule le catalogue, contrôle les transactions, vérifie la cohérence des informations et vérifie que les utilisateurs accèdent uniquement à des informations autorisées:
Le moteur assure la cohérence du contenu de la base de données, y compris en cas d'échec ou de panne.
Le moteur manipule l'espace réservé au stockage. Les informations sont groupées par nature. Le programme d'accès au fichier structure les différents fichiers conformément au schéma d'organisation de la base de données.
Le moteur utilise des mémoires tampon : C'est un emplacement de mémoire centrale utilisé pour stocker temporairement des informations en transit. Les informations sont récupérées en bloc depuis les fichiers, puis placés dans des mémoires tampon. Lors des lectures suivantes l'information est récupérée depuis la mémoire tampon existante - opération beaucoup plus rapide que la lecture d'un fichier
Les opérations effectuées par le moteur sont souvent inscrites dans un fichier journal, ce qui permet de les annuler en cas d'incident - panne ou annulation d'une transaction.
ð Le marché des SGDB
Les applications sont multiples parmi lesquelles les études marketing, le e-commerce, les paiements, les ressources humaines, la gestion de la relation client et la logistique ainsi que les blogs et les wikis
Le volume des ventes annuelles de SGBD relationnels est de l’ordre 10 milliards de dollars.
Les trois majors du marché :IBM DB2, Oracle Database et Microsoft SQL Server occupent 80 % du marché des SGBD relationnels.
1) Le marché des SGBD se répartit en 3 segments :
- Le premier segment est occupé par les trois grandes marques, largement implantées et reconnues que sont IBM DB2, Oracle Database et Microsoft SQL Server. Ces produits peuvent être utilisés pour de nombreuses applications. DB2 et Oracle fonctionnent sur de nombreux types d'ordinateurs qui vont des ordinateurs puissants jusqu'aux ordinateurs de poche.
- Le deuxième segment se trouvent des produits un peu moins populaires tels que Sybase et Informix, ils sont un peu moins implantés, moins connus.
- dans le troisième segment se trouvent tous les autres SGBD, dont certains sont notables dans les utilisations spécialisées ou des marchés de niche. Dans ce segment de marché se trouvent les SGBD open source tels que PostgreSQL et MySQL ainsi que les SGBD orientés.
- Marché de niche en 2002, le marché des SGBD Open Source.(« logiciels libres » imaginés dans les années 80 en partant du principe que les programmes informatiques doivent pouvoir être librement utilisés, et surtout étudiés et modifiés) est estimé à 1,5 milliard de dollars, ce volume comprend les licences, les contrats de garantie et d'assistance technique.
Les SGBD open source, plus simples, sont appréciés pour leur facilité d'utilisation et recherchés par les petites et moyennes institutions.
Divers clients espèrent pouvoir remplacer des coûteux SGBD de grande marque par des SGBD open source moins coûteux, mais de tels remplacements sont rares, et les SGBD MySQL et PostgreSQL sont utilisés pour de nouvelles applications.
2) Critères de choix :
Les interrogations fréquentes des acheteurs concernent :
- la performance
- les caractéristiques du langage de commande
- ainsi que les type de données disponibles.
Une entreprise de taille moyenne utilise couramment plusieurs SGBD simultanément, le choix du SGBD étant rarement anticipé, souvent imposé par l'arrivée d'un logiciel applicatif, et difficilement réversible: Il arrive que l’entreprise acquiert un logiciel applicatif qui ne fonctionne sur aucun des SGBD qu'elle possède déjà. Il arrive également qu'une société motive l'achat d'un nouveau SGBD par la volonté d'utiliser les technologies les plus récentes. Le replacement d'un ancien SGBD par un nouveau est difficile en raison du manque de compatibilité entre les différents produits - ce qui rend nécessaire d'adapter les logiciels applicatifs au nouveau venu. Le résultat est que souvent les logiciels applicatifs ne sont pas adaptés, et que SGBD anciens continuent d'être utilisé en même temps que les produits plus récents.
3) Les principaux SGBD
Les principaux systèmes de gestion de bases de données sont les suivants :
• Borland Paradox
• Filemaker
• IBM DB2
• Ingres
• Interbase
• Microsoft SQL server
• Microsoft Access
• Microsoft FoxPro
• Oracle
• Sybase
• MySQL
• PostgreSQL
• mSQL
• SQL Server 11
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Oracle annonce la disponibilité de MySQL 5.6 - 22/12/2012