4-01. Principes et architectures

• 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.

Définition générale

Une base de données est un ensemble organisé d’informations, stockées de façon structurée, permettant de les retrouver, de les modifier et de les exploiter facilement. Elle sert à gérer efficacement de grandes quantités de données, souvent partagées entre plusieurs utilisateurs ou applications.

Données, base de données et SGBD

Les données sont les informations brutes (par exemple : « Dupont, Jean, 15 ans »).

Une base de données est un ensemble structuré de ces données, organisées selon un modèle précis pour faciliter leur stockage et leur consultation.

Un Système de Gestion de Base de Données (SGBD) est le logiciel qui permet de créer, manipuler et interroger la base de données. C'est lui qui gère les accès, maintient l'intégrité et assure la sécurité des données.

À quoi ça sert ?

Les bases de données et leur SGBD sont conçues pour stocker, organiser et retrouver l’information de manière rapide et fiable, même lorsqu’il s’agit de très grandes quantités de données. On s’en sert partout : gestion des comptes bancaires, réseaux sociaux, systèmes d’information des entreprises, sites de commerce en ligne, etc.

Contrairement aux fichiers classiques, qui deviennent vite difficiles à manipuler dès que les données se multiplient, une base de données permet d’éviter les erreurs, de limiter les redondances et d’assurer la cohérence des informations. Elle offre aussi des outils puissants pour rechercher, trier ou croiser les données, ce qui facilite grandement leur exploitation et leur sécurisation.

Le dialogue client-serveur

Lorsqu'un utilisateur souhaite accéder à des informations stockées dans une base de données, un dialogue s'établit entre différents composants.

Tout commence par le client – qui peut être un site web, une application mobile ou un utilisateur exécutant directement des commandes SQL – formulant une requête précise (par exemple : « donne-moi la liste des clients ayant commandé plus de 1000 € ce mois-ci »).

Cette requête est alors transmise à travers le réseau jusqu'au serveur hébergeant la base de données.

Le Système de Gestion de Base de Données (SGBD) prend alors le relais : il analyse la requête, vérifie les droits d'accès, identifie les tables concernées, et exécute les opérations demandées (filtrage, tri, calculs, jointures entre tables, etc.). Une fois le traitement terminé, le SGBD renvoie uniquement les données pertinentes au client.

Les différents types de BD

Le modèle relationnel

Le modèle relationnel, qui reste le plus répandu aujourd'hui, organise les données sous forme de tables (appelées aussi relations) composées de lignes et de colonnes. Chaque table représente un type d'entité (clients, produits, commandes...) et les relations entre ces entités sont gérées par des clés.

Les modèles non relationnels (NoSQL)

Face à de nouveaux besoins (données massives, structures variables, haute disponibilité), plusieurs alternatives au modèle relationnel sont apparus.

			{
				"id": 1,
				"nom": "Martin",
				"prenom": "Emma",
				"classe": "Terminale 1",
				"date_naissance": "15/03/2008",
				"notes": [
					{ "matiere": "Mathématiques", "valeur": 16 },
					{ "matiere": "Physique", "valeur": 14 },
					{ "matiere": "NSI", "valeur": 18 }
				]
			}
		

Pourquoi différents modèles ?

Chaque modèle répond à des besoins spécifiques :

• Le modèle relationnel excelle dans les applications où l'intégrité des données et les relations complexes sont prioritaires (gestion bancaire, systèmes d'information d'entreprise).
• Les modèles NoSQL sont souvent plus adaptés aux applications web à grande échelle, aux données non structurées, ou aux cas nécessitant une extensibilité horizontale, c’est-à-dire la répartition de la BD sur plusieurs machines (réseaux sociaux, IoT, applications temps réel).

Le choix d'un modèle dépend donc de la nature des données à stocker, du volume attendu, des types de requêtes à effectuer et des exigences en termes de performance et de cohérence.

Fonctions d’un SGBD

Un Système de Gestion de Base de Données offre bien plus que le simple stockage d'informations. Il assure plusieurs fonctions essentielles :

• Gestion des accès simultanés : il permet à plusieurs personnes de consulter ou modifier les données en même temps sans créer de conflits.
• Contrôle des droits d'accès : il définit qui peut voir ou modifier quelles informations (par exemple, un élève ne peut pas modifier ses notes, mais un professeur le peut).
• Rapidité des recherches : grâce à des techniques spéciales (comme les index), il peut retrouver rapidement une information parmi des millions de données.
• Protection des données : il crée des sauvegardes et peut chiffrer les informations sensibles pour éviter les pertes ou les vols de données.
• Vérification des données : il s'assure que les informations respectent certaines règles (par exemple, qu'une note est bien comprise entre 0 et 20).

• Identifier les concepts définissant le modèle relationnel (relation, attribut, domaine, clef primaire, clef étrangère, schéma relationnel)
• Savoir distinguer la structure d’une base de données de son contenu.

Vocabulaire

Relations

L’exemple ci-dessous est une visualisation, sous forme d’une table, d’une relation dont le nom est Livres, qui permet de représenter des livres. Plusieurs livres sont représentés dans la relation.

Attributs

Dans cette relation, chaque livre est décrit par des caractéristiques : son identifiant, son titre, son année de parution et l’identifiant de l’auteur.

Entrée et instance

Contraintes d’intégrité

Lorsqu’un utilisateur veut insérer des données dans une relation, il est nécessaire d’avoir des contrôles afin d’éviter des insertions de données aberrantes ou redondantes.

Les différents types de contraintes d’intégrité

Précision à propos des clés étrangères

Dans une base de données relationnelle, la contrainte d'inclusion est un type de contrainte d'intégrité qui assure qu'un attribut faisant référence à une entrée dans une autre table possède une valeur existante dans cette table. Une clé étrangère est l'implémentation technique de cette contrainte - c'est un attribut (ou ensemble d'attributs) dans une table qui fait référence à la clé primaire d'une autre table. La contrainte d'inclusion définit donc le principe général (s'assurer que les références entre tables sont valides), tandis que la clé étrangère est le mécanisme concret qui établit et maintient cette relation, garantissant l'intégrité référentielle des données et permettant la création de liens structurés entre différentes tables.

Schéma relationnel

Lorsqu’une base de données relationnelle contient plusieurs relations, on représente cette base sous la forme d’un schéma relationnel contenant l’ensemble des schémas des relations dans lesquels on indique, si elles existent, les clés primaires et les clés étrangères.

Dans ce schéma, les clés primaire sont représentées en bleu et les clés étrangères sont représentées en vert.