[PDF] Cours de bases de données – Aspects système

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Cours de bases de données - Aspects

système

Version Février 2023

Philippe Rigaux

févr. 07, 2023

Table des matières

1 Introduction3

1.1 Contenu et plan du cours

4

1.2 Apprendre avec ce cours

4

1.3 S1 : rappels

5

1.3.1 Bases de données et SGBD

5

1.3.2 Le modèle relationnel

6

1.3.3 Les langages

9

1.3.4 Quiz

11

2 Dispositifs de stockage

13

2.1 S1 : Supports de stockage

14

2.1.1 Mémoires

14

2.1.2 Performances des mémoires

15

2.1.3 Disques

16

2.1.4 LesSolid State Drives. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .20

2.1.5 Quiz

20

2.2 S2 : Gestion des mémoires

20

2.2.1 Les lectures

21

2.2.2 Les mises à jour

23

2.2.3 Le principe de localité

25

2.2.4 Quiz

28

2.3 S3 : Enregistrements, blocs et fichiers

29

2.3.1 Enregistrements

29

2.3.2 Blocs

32

2.3.3 Fichiers

35

2.3.4 Quiz

38

2.4 Exercices

38

2.5 Atelier

41

3 Structures d"index : l"arbre B

43

3.1 S1 : Indexation de fichiers

44

3.1.1 Structure et contenu des index

45 i

3.1.2 Comment chercher avec un index. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 46

3.1.3 Index non-dense

47

3.1.4 Index dense

49

3.1.5 Index multi-niveaux

51

3.1.6 Quiz

53

3.2 S2 : L"arbre-B

53

3.2.1 Structure de l"arbe B

54

3.2.2 Construction de l"arbre B

56

3.2.3 Recherches avec un arbre-B

59

3.2.4 Création d"un arbre B

63

3.2.5 Propriétés de l"arbre B

63

3.2.6 Quiz

64

3.3 Exercices

64

3.4 Atelier

67

3.4.1 Arbre B

67

3.4.2 Index dense et non dense

67

4 Structures d"index : le hachage

69

4.1 S1 : le hachage statique

69

4.1.1 Principes de base

70

4.1.2 Recherche dans une table de hachage

71

4.1.3 Mises à jour

72

4.1.4 Quiz

73

4.2 S2 : Hachage extensible

73

4.2.1 Quiz

76

4.3 S3 : hachage linéaire

76

4.3.1 Quiz

79

4.4 Exercices

79

5 Moteurs de stockage

81

5.1 S1 : Oracle

81

5.1.1 Fichiers et blocs

82

5.1.2 Lestablespaces. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .85

5.1.3 Création des tables

89

5.2 S2 : MySQL

89

5.2.1 MyISAM

90

5.2.2 InnoDB

91

5.3 S3 : SQL Server

93

5.4 S4 : Postgres

93

6 Opérateurs et algorithmes

95

6.1 S1 : Modèle d"exécution : les itérateurs

95

6.1.1 Matérialisation et pipelinage

96

6.1.2 Opérateurs bloquants

97

6.1.3 Itérateurs

98

6.1.4 Quiz

100

6.2 S2 : les opérateurs de base

100

6.2.1 Parcours séquentiel

101 ii

6.2.2 Parcours d"index. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 101

6.2.3 Accès par adresse

102

6.2.4 Opérateurs de sélection et de projection

103

6.2.5 Exécution de requêtes mono-tables

104

6.2.6 Quiz

107

6.3 S3 : Le tri externe

108

6.3.1 Phase de tri

108

6.3.2 Phase de fusion

109

6.3.3 Coût du tri-fusion

112

6.3.4 L"opérateur de tri-fusion

113

6.3.5 Quiz

113

6.4 S4 : Algorithmes de jointure

113

6.4.1 Jointure avec un index

114

6.4.2 Jointure avec deux index

117

6.4.3 Jointure par boucles imbriquées

117

6.4.4 Jointure par tri-fusion

120

6.4.5 Jointure par hachage

122

6.4.6 Quiz

124

6.5 Exercices

125

7 Evaluation et optimisation

129

7.1 S1 : Introduction à l"optimisation et à l"évaluation

130

7.1.1 Quiz

131

7.2 S2 : traitement de la requête

132

7.2.1 Décomposition en bloc

132

7.2.2 Traduction et réécriture

134

7.3 S3 : optimisation de la requête

136

7.3.1 La réécriture

136

7.3.2 Plans d"exécution

138

7.3.3 Arbres en profondeur à gauche

142

7.3.4 Quiz

144

7.4 S4 : illustration avec Oracle

144

7.4.1 Paramètres et statistiques

144

7.4.2 Plans d"exécution Oracle

145

7.5 Exercices

151

8 Travaux pratiques : optimisation

157

8.1 Atelier en ligne : plans d"exécution

157

8.1.1 Un exemple

158

8.1.2 L"interprétation du plan

159

8.1.3 Et en changeant de base

159

9 Transactions161

9.1 S1 : Transactions

162

9.1.1 Notions de base

163

9.1.2 Exécutions concurrentes

165

9.1.3 Propriétés ACID des transactions

167

9.1.4 Quiz

169 iii

9.2 S2 : Pratique des transactions. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 169

9.2.1 L"application en ligne " Transactions »

170

9.2.2 Quelques expériences avec l"interface en ligne

172

9.2.3 Mise en pratique directe avec un SGBD

174

9.2.4 Quiz

177

9.3 S3 : effets indésirables des transactions concurrentes

177

9.3.1 Défauts de sérialisabilité

177

9.3.2 Défauts de recouvrabilité

182

9.3.3 Quiz

184

9.4 S4 : choisir un niveau d"isolation

184

9.4.1 Les modes d"isolation SQL

185

9.4.2 Le moderead committed. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .186

9.4.3 Le moderepeatable read. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .186

9.4.4 Le modeserializable. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .189

9.4.5 Verrouillage explicite

191

9.4.6 Quiz

194

9.5 Exercices

194

9.6 Atelier : réservons des places pour Philippe

197
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