Modelos de Arquitetura de Banco de Dados: Modelos Hierárquicos, de Rede e Relacionais

Alguns dos modelos de placa da arquitetura de banco de dados são os seguintes:

O processo de definir o design conceitual dos elementos de dados e suas inter-relações é chamado de modelagem de dados. A abordagem tradicional de aplicativos para organização de dados construiu diferentes modelos para cada arquivo de dados.

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Essa diversidade de maneiras pelas quais diferentes elementos de dados são vinculados e armazenados em arquivos de dados torna esses arquivos adequados apenas para os aplicativos para os quais foram originalmente criados. Na verdade, os detalhes sobre o posicionamento exato de diferentes elementos de dados em um arquivo devem ser documentados com muito cuidado.

Qualquer alteração na ordem em que vários elementos de dados são colocados resulta em alterações nos programas de aplicativos usando o arquivo de dados. A abordagem de banco de dados usa um modelo de dados comum para todo o banco de dados e o programa do usuário não está preocupado com o posicionamento de um determinado elemento de dados. O sistema de gerenciamento de banco de dados (DBMS) atua como uma interface entre o banco de dados e os programas do usuário.

O DBMS busca os dados do banco de dados e os disponibiliza para o programa do usuário. Esse recurso oferece a vantagem da independência de dados na abordagem do banco de dados.

Conceitualmente, existem três opções amplas em relação aos modelos de banco de dados. Esses são:

uma. Modelo hierárquico

b. Modelo de rede

c. Modelo relacional

(a) Modelo hierárquico:

Esse modelo apresenta dados aos usuários em uma hierarquia de elementos de dados que podem ser representados em uma espécie de árvore invertida. Em um sistema de processamento de pedidos de vendas, um cliente pode ter muitas faturas levantadas para ele e cada fatura pode ter elementos de dados diferentes. Assim, o nível raiz de dados é cliente, o segundo nível é fatura e o último nível são itens de linha, como número da fatura, data, produto, quantidade etc.

Essa estrutura é bastante natural quando vista do ponto de vista do evento. No entanto, os níveis mais baixos são de propriedade de elementos de dados de nível superior e os elementos no mesmo nível não possuem nenhuma ligação. Como resultado, a consulta, como quais produtos são comprados por qual cliente, no exemplo acima, deve ser difícil de realizar na estrutura hierárquica.

A consulta sobre qual cliente comprou qual produto seria conveniente. Assim, onde há muitos-para-muitos relacionamentos entre duas entidades, esse modelo não seria apropriado. A Figura 9.4 mostra o modelo hierárquico de dados para um aplicativo de processamento de pedidos de vendas.

(b) modelo de rede:

No modelo de rede de banco de dados, não há níveis e um registro pode ter qualquer número de proprietários e também pode ter propriedade de vários registros. Assim, o problema levantado acima no processamento da ordem de vendas não surgirá no modelo de rede.

Como não há um caminho definido definido para a recuperação de dados, o número de links é muito grande e, portanto, os bancos de dados de rede são complexos, lentos e difíceis de implementar. Em vista da dificuldade na implementação, o modelo de rede é usado somente quando todas as outras opções são fechadas.

O exemplo típico de um banco de dados de rede pode ser o funcionário e o departamento com quem ele trabalhou ou pode trabalhar no futuro. A Figura 9.5 mostra o modelo de rede de dados para um sistema de informações do funcionário.

c) Modelo relacional:

O modelo mais recente e popular de design de banco de dados é o modelo de banco de dados relacional. Esse modelo foi desenvolvido para superar os problemas de complexidade e inflexibilidade dos dois modelos anteriores no tratamento de bancos de dados com relacionamentos muitos-para-muitos entre entidades.

Esses modelos não são apenas simples, mas também poderosos. No banco de dados relacional, cada arquivo é percebido como um arquivo simples (uma tabela bidimensional) que consiste em várias linhas (registros), cada registro tendo item (s) de dados chave e não chave. Os itens-chave são os elementos de dados que identificam o registro. A Figura 9.6 mostra os arquivos e os campos que cada registro deve ter em um sistema de faturamento do cliente.

Nesses arquivos, os principais itens de dados são o ID do cliente, o número da fatura e o código do produto. Cada um dos arquivos pode ser usado separadamente para gerar relatórios. No entanto, os dados também podem ser obtidos a partir de qualquer combinação de arquivos, pois todos esses arquivos são relacionados uns aos outros com a ajuda dos principais itens de dados especificados acima.

Esta é a vantagem fundamental do modelo relacional do banco de dados, juntamente com sua simplicidade e robustez.

O modelo relacional baseia-se grandemente no trabalho de EF Codd, que identifica os recursos de um bom banco de dados relacional da seguinte forma:

a) Toda a informação é logicamente representada como tabelas e o acesso de dados é possível pelos nomes dos campos. Assim, a ordem, posição ou ligação de arquivo não é uma questão de preocupação para os usuários.

b) O dicionário de dados contém informações sobre a estrutura do banco de dados, incluindo o tipo de dados; tamanho, etc., definições, relações e permissões de acesso. Os usuários autorizados podem aprender sobre o ambiente de banco de dados e alterar o ambiente usando a linguagem de descrição de dados (DDL).

c) Uma linguagem de manipulação de dados (DML) está disponível para usuários, incluindo programadores, para criação, inserção, modificação, recuperação, organização e exclusão de qualquer parte do banco de dados. Essas manipulações são possíveis no nível de registro, bem como para todo o arquivo, oferecendo flexibilidade na definição de permissões de acesso para várias categorias de usuários.

d) Qualquer modificação na estrutura do banco de dados em termos de divisão horizontal ou vertical da tabela não deve ter qualquer impacto na lógica do programa usando o banco de dados. Essa independência de dados é a principal vantagem do modelo relacional do banco de dados.

e) A independência distribuída de dados é outra característica de um bom banco de dados relacional. Os programas do usuário não exigem nenhuma alteração quando os dados são distribuídos ou redistribuídos pela primeira vez. A localização física real dos dados não importa para o usuário, desde que esse campo apareça no dicionário de dados como local.

Como pode ser observado na Figura 9.6, nenhum dos campos é comum em quaisquer dois arquivos, exceto o item chave. Assim, a redundância de dados pode ser evitada neste modelo. Para este propósito, um processo de normalização de dados é realizado durante o projeto da estrutura de um banco de dados.