Introduction aux bases de données

De la nécessité d'organiser le stockage de ses données

Lorsqu'une grande quantité de données doit être gérée, il faut savoir distinguer deux choses :

1. La structure qui va sous-tendre l'ensemble de ces données, notamment les liens entre elles, les hiérarchies éventuelles...
2. Le type de logiciel qui va aider à gérer ces données.

Par exemple, si je souhaite stocker toutes les températures relevées dans mon jardin tous les matins à 07h00, je sais que mes données seront des couples (date, température). Éventuellement ces dates seront regroupées par mois, ou par saison... mais la structure des données sera quand même simple et linéaire.

Pour gérer ces données, je peux : les écrire à la main dans mon agenda, créer une feuille de tableur avec Excel ou LibreOffice, utiliser une liste dans un IDE Python... Chaque méthode aura ses avantages et ses inconvénients.

• Si le nombre de données à stocker devient très grand, est-ce que ma solution choisie pourra les gérer ? (On peut par exemple méditer sur le cas du Royaume-Uni dont le comptage des patients positifs au Covid est devenu faux car il a dépassé les limites de leur feuille Excel).
• Est-ce que d'autres personnes que moi sont susceptibles de consulter ou modifier ces données, éventuellement en même temps que moi ?
• Si une donnée se retrouve à plusieurs endroits dans mes données, devrais-je aller modifier cette donnée partout où elle se trouve ou bien une seule fois ?

L'étude des bases de données tente d'apporter des réponses à toutes ces questions.

Introduction historique et enjeux

Le développement des traitements informatiques nécessite la manipulation de données de plus en plus nombreuses. Leur organisation et leur stockage constituent un enjeu essentiel de performance. Le recours aux bases de données relationnelles est aujourd’hui une solution très répandue.

Ces bases de données permettent d’organiser, de stocker, de mettre à jour et d’interroger des données structurées volumineuses utilisées simultanément par différents programmes ou différents utilisateurs. Cela est impossible avec les représentations tabulaires étudiées en classe de première. Des systèmes de gestion de bases de données (SGBD) de très grande taille (de l’ordre du pétaoctet) sont au centre de nombreux dispositifs de collecte, de stockage et de production d’informations.

Le terme base de données est apparu au début des années 60. C'est l'apparition des disques durs à la fin des années 50 qui a permis d'utiliser les ordinateurs pour stocker et manipuler des données. Avec l'apparition du Web, la quantité de données à stocker a littéralement explosé. Aujourd'hui, la plupart des sites internet (du petit site personnel au grand site d'e-commerce) utilisent au moins une base de données. Les bases de données jouent un rôle fondamental dans notre monde devenu numérique où il est extrêmement facile de dupliquer l'information. Voilà pourquoi nous allons cette année les étudier.

Les systèmes de gestion de base de données (SGBD)

Dans une base de données, l'information est stockée dans des fichiers, mais à la différence des fichiers au format CSV, il n'est pas possible de travailler sur ces données avec un simple éditeur de texte. Pour manipuler les données présentes dans une base de données (écrire, lire ou encore modifier), il est nécessaire d'utiliser un type de logiciel appelé Système de Gestion de Base de Données (très souvent abrégé en SGBD).

Il existe une multitude de SGBD : gratuits, payants, libres ou propriétaires. Les SGBD permettent de grandement simplifier la gestion des bases de données en assurant plusieurs services fondamentaux :

• Gestion des opérations : Les SGBD permettent de gérer la lecture, l'écriture ou la modification des informations contenues dans une base de données de manière efficace.
• Gestion des accès et permissions : Les SGBD permettent de gérer les autorisations d'accès à une base de données. Il est en effet souvent nécessaire de contrôler les accès, par exemple en permettant à un utilisateur de lire et d'écrire dans la base de données alors qu'un autre aura uniquement la possibilité de lire les informations.
• Sécurisation et tolérance aux pannes : Les fichiers des bases de données sont stockés sur des disques durs dans des ordinateurs qui peuvent subir des pannes. Pour maintenir l'accès aux données, les bases de données sont dupliquées sur plusieurs serveurs. Le SGBD s'occupe de la synchronisation rapide et transparente de ces copies.
• Gestion des accès concurrents : Plusieurs personnes ou applications peuvent avoir besoin d'accéder ou de modifier les mêmes informations au même moment. Les SGBD préviennent les conflits et les corruptions de données en verrouillant temporairement les accès lors des écritures.