O que é um DBMS? Principais conceitos explicados com exemplos

Os dados estão em toda parte, desde registros de clientes até transações de aplicativos, e mantê-los organizados é muito importante. De fato, a quantidade de dados criados, capturados, copiados e consumidos está projetada para atingir 394 zettabytes até 2028. Essa é uma quantidade impressionante de informações e, sem um sistema para gerenciá-las, as coisas ficariam confusas rapidamente.

É por isso que usamos um sistema de gerenciamento de banco de dados (DBMS). Ele ajuda a armazenar e gerenciar dados para que as empresas e os aplicativos possam funcionar sem problemas. Neste guia, explicarei o que é um DBMS, como ele funciona, seus diferentes tipos e por que ele é essencial para o armazenamento e o gerenciamento de dados modernos.

O que é um DBMS?

Um sistema de gerenciamento de banco de dados (DBMS) armazena, organiza e gerencia dados de forma eficiente. Sem um DBMS, os dados ficariam espalhados em vários arquivos, o que dificultaria a localização ou a atualização. Um DBMS simplifica essas tarefas fornecendo um sistema centralizado, permitindo que os usuários adicionem, modifiquem ou excluam dados facilmente, garantindo a precisão e a consistência.

Principais funções de um DBMS

Um DBMS faz muito trabalho pesado quando se trata de gerenciar dados. Ele organiza e protege as informações para que possamos encontrar o que precisamos, quando precisamos, sem dor de cabeça. Vamos explorar suas principais funções em detalhes.

Definição de dados

Os bancos de dados armazenam informações de forma estruturada usando DDL (Data Definition Language). Com a DDL, podemos criar tabelas, adicionar campos e vinculá-los, como, por exemplo, configurar uma lista de clientes com nomes, números de telefone e e-mails.

Aqui estão alguns comandos DDL comuns:

1) O site CREATE configura novas tabelas, campos e relacionamentos. Isso nos ajuda a definir o tipo de dados que armazenaremos. Digamos que você esteja criando um banco de dados de clientes. Nesse caso, veja como você criaria uma tabela para armazenar os detalhes do cliente:

CREATE TABLE Customers (
ID INT PRIMARY KEY, 
Name VARCHAR(100)
);

2) ALTER modifica uma tabela existente (adiciona, exclui ou altera colunas). Aqui, adicionei um novo campo (e-mail) em minha tabela Customers:

ALTER TABLE Customers ADD Email VARCHAR(255);

3) DROP exclui permanentemente um objeto do banco de dados. Aqui está como eu excluo a tabela Customers:

DROP TABLE Customers;

4) TRUNCATE remove todos os registros de uma tabela, mas mantém sua estrutura. Ao contrário de DROP, isso mantém a tabela intacta, portanto, você ainda pode usá-la. Veja como você pode usar esse comando:

TRUNCATE TABLE Customers;

5) RENAME altera o nome de uma tabela ou coluna. Por exemplo, para que você renomeie a tabela Customers para Clients, faça o seguinte:

RENAME TABLE Customers TO Clients;

Manipulação de dados

Depois de configurarmos um banco de dados, podemos começar a manipular os dados - adicionando, atualizando ou excluindo registros - usando a DML (Data Manipulation Language, linguagem de manipulação de dados). 

Aqui estão alguns comandos DML comuns:

1) O site INSERT adiciona uma nova linha de dados a uma tabela. Por exemplo, para adicionar um novo cliente à nossa tabela Customers, eu uso este código:

INSERT INTO Customers 
(ID, Name, Email) 
VALUES 
(1, Drake White, 'drake@example.com');

Isso adiciona um cliente com ID 1, nome Drake White e e-mail drake@example.com à tabela.

2) UPDATE modifica os registros existentes em uma tabela. Para alterar o e-mail de um cliente, atualizo seu registro da seguinte forma:

UPDATE Customers SET Email = 'drake .new@example.com' WHERE ID = 1;

Isso atualiza o e-mail do cliente com o ID 1 para drake .new@example.com.

3) O site DELETE remove dados específicos de uma tabela. Para excluir um cliente cujo ID é 1, uso o seguinte comando:

DELETE FROM Customers WHERE ID = 1;

OBSERVE: Cuidado com DELETE - uma vez que os dados são perdidos, eles são perdidos (a menos que você tenha um backup).

4) O site SELECT recupera dados de uma tabela. Por exemplo, para ver todos os clientes em minha tabela, eu uso:

SELECT * FROM Customers;`

Se eu quiser ver apenas os clientes com um nome específico, posso usar: 

SELECT * FROM Customers WHERE Name = 'Drake White';

Isso só retornará registros em que o campo Name corresponda a Drake White.

Recuperação de dados

Como vimos na seção anterior, um DBMS recupera informações rapidamente usando SQL ou outras linguagens de consulta. Em vez de pesquisar manualmente em milhares de registros, podemos usar consultas para encontrar exatamente o que precisamos em segundos. 

Digamos que eu queira encontrar todos os clientes do site New York. Assim, em vez de percorrer milhares de registros, eu simplesmente uso uma consulta SQL como esta:

SELECT * FROM customers WHERE city = 'New York';

Integridade e segurança dos dados

Um DBMS mantém os dados precisos, atribuindo a cada registro um ID exclusivo e vinculando tabelas relacionadas. Ele conecta linhas com chaves primárias e mantém a consistência entre tabelas com chaves estrangeiras. Para manter os dados seguros, ele usa:

• Autenticação para controlar quem pode acessar os dados.
• Criptografia para protegê-lo de hackers.
• Controle de acesso para gerenciar quem pode visualizá-lo ou editá-lo.

Armazenamento e backup de dados

Um DBMS armazena dados de forma eficiente e mantém seus backups. Ele usa a indexação para acelerar as pesquisas e inclui recursos de backup e recuperação para evitar a perda de dados em caso de exclusões acidentais ou falhas no sistema. Dessa forma, se algo der errado, você poderá restaurar os dados sem perder informações importantes.

Tipos de DBMS

Nem todos os DBMSs funcionam da mesma maneira. Na verdade, existem diferentes tipos, cada um projetado para tipos específicos de dados e casos de uso. Vamos detalhá-los com alguns exemplos fáceis de seguir.

DBMS hierárquico

Um DBMS hierárquico estrutura os dados como uma árvore genealógica, em que cada registro tem um pai, e cada pai pode ter vários filhos. No entanto, cada filho só pode ter um pai (relacionamento um-para-muitos). 

Pense no organograma de uma empresa: Um gerente (pai) supervisiona vários funcionários (filhos), mas cada funcionário se reporta a apenas um gerente. 

Estrutura hierárquica do DBMS. Imagem do autor.

Um exemplo bem conhecido de um DBMS hierárquicoé o Information Management System (IMS) da IBM, um dos primeiros a usar essa estrutura para lidar com grandes quantidades de dados.

DBMS de rede

UmDBMS de redeé mais flexível do que um DBMS hierárquico porque permite que os registros tenham vários pais e vários filhos (uma relação de muitos para muitos). Isso facilita o manuseio de relacionamentos complexos. Um exemplo desse tipo é o Integrated Data Store. 

Por exemplo, em um banco de dados de uma universidade, os alunos podem se inscrever em vários cursos, e cada curso pode ter vários alunos.

Estrutura do DBMS de rede. Imagem do autor.

SGBDs relacionais (RDBMS)

Um DBMS relacional armazena dados em tabelas, onde cada tabela consiste em linhas e colunas (como planilhas). Essas tabelas são vinculadas usando chaves exclusivas, o que facilita a organização e a recuperação de dados: 

• A chave primária identifica de forma exclusiva cada linha.
• A chave estrangeira conecta tabelas fazendo referência a uma chave primária de outra tabela.

Esse tipo de DBMS é amplamente usado porque é confiável, dimensionável e fácil de gerenciar. Alguns de seus exemplos populares incluemude MySQL, PostgreSQL e Oracle.

Suponhamos que você tenha duas tabelas:

• StudentsArmazena nomes de alunos, números de matrícula e cursos.
• MarksArmazena os números de matrícula e as notas dos exames correspondentes.

A coluna Roll No. na tabela Students é a chave primária, enquanto na tabela Marks ela é uma chave estrangeira que se conecta à tabela Students.

SELECT Students.Name, Students.Course, Marks.Marks
FROM Students
JOIN Marks ON Students.RollNo = Marks.RollNo;

A consulta acima retorna uma exibição combinada dos nomes dos alunos, seus cursos matriculados e suas notas.

Estrutura de DBMS relacional. Imagem do autor.

DBMS orientado a objetos (OODBMS)

Um DBMS orientado a objetos armazena dados como objetos, semelhante à forma como linguagens de programação como Java ou Python lidam com objetos. Esses objetos contêm tanto os dados quanto os métodos usados para trabalhar com eles. Um exemplo comum disso é o db4o, um banco de dados de código aberto para desenvolvedores Java e .NET.

Por exemplo, uma universidade armazena informações de alunos como objetos, sendo que cada objeto Student tem atributos como Name, Age e Student ID e comportamentos como Enroll() e Drop_Course(). Os alunos estão vinculados aos objetos Course com detalhes como Course_Name, Instructor, Credits_hours e Enrollment, objetos que programam Enrollment_Date e Grades.

Estrutura de DBMS orientada a objetos. Imagem do autor.

DBMS NoSQL

Um DBMS NoSQL armazena dados usando modelos não relacionais, como estruturas baseadas em documentos, valores-chave, família de colunas ou gráficos. Ele usa principalmente a estrutura JSON (JavaScript Object Notation) para lidar com grandes quantidades de dados não estruturados ou semiestruturados. 

Ao contrário dos bancos de dados relacionais, ele não usa tabelas fixas e permite maneiras mais flexíveis de armazenar e recuperar dados. Isso o torna excelente para big data, aplicativos em tempo real e sistemas baseados em nuvem. Alguns de seus principais exemplos são o MongoDB, o Apache Cassandra e o Couchbase.

Veja como podemos armazenar os dados dos alunos usando o formato JSON: 

{
  "student_id": "101",
  "name": "Emma",
  "age": 16,
  "grade": 11,
  "subjects": ["Math", "Science", "English"]
}

Software DBMS popular

Diferentes DBMSs são criados para diferentes necessidades. Algumas são gratuitas e perfeitas para sites, enquanto outras são criadas para grandes empresas que precisam de segurança e desempenho de alto nível. Vamos explorar alguns dos softwares de DBMS mais populares e como eles são usados.  

MySQL

O MySQL é um dos sistemas de gerenciamento de banco de dados relacional (RDBMS) de código aberto mais usados. Ele é usado em sites e aplicativos porque é rápido e escalonável. Grandes plataformas, como o WordPress e sites de comércio eletrônico, dependem do MySQL para gerenciar com eficiência grandes quantidades de dados sem diminuir a velocidade.

PostgreSQL

O PostgreSQL é um sistema avançado de gerenciamento de banco de dados objeto-relacional (ORDBMS) de código aberto, altamente flexível e avançado. Ele oferece suporte a consultas complexas e funciona com várias linguagens de programação, como Java e Python. Grandes nomes como Netflix e Instagram usam o PostgreSQLporque ele pode lidar com grandes quantidades de dados estruturados e não estruturados em diferentes plataformas, incluindo Windows, macOS e Linux.

Pegue nossa folha de dicas básicas do PostgreSQL!

Microsoft SQL Server

O Microsoft SQL Server (SQL Server) é um RDBMS comercial criado pela Microsoft para desempenho e segurança em nível empresarial. Ele é a escolha ideal para empresas que dependem de produtos da Microsoft porque se integra perfeitamente a ferramentas como Azure e Power BI. Na verdade, ele mantém os dados organizados em tabelas estruturadas e usa o Transact-SQL (T-SQL) e o protocolo Tabular Data Stream para processar transações sem erros.

MongoDB

O MongoDB é um banco de dados NoSQL de código aberto, o que significa que ele não usa tabelas tradicionais como o MySQL ou o SQL Server. Em vez disso, ele armazena informações em documentos (semelhante ao formato JSON). Isso o torna altamente flexível e dimensionável, perfeito para lidar com grandes volumes de dados dinâmicos ou não estruturados. Devido à sua velocidade e escalabilidade, o MongoDB é a melhor opção para aplicativos em tempo real, aplicativos móveis e processamento de big data.

Banco de dados Oracle

Em 1977, Larry Ellison, Bob Miner e Ed Oates desenvolveram o banco de dados Oracle, que mais tarde se tornou parte da Oracle Corporation. É um RDBMS de alto desempenho criado para grandes empresas que precisam de segurança e automação sólidas.  

Ele pode lidar com grandes quantidades de dados e, ao mesmo tempo, otimizar o desempenho por conta própria, o que economizao tempo das empresase reduz os custos de computação em até 87%. Comcriptografia incorporada, controles de acesso e ferramentas de monitoramento, a Oracle mantém os dados confidenciais protegidos contra acesso não autorizado.

Considerações finais

Os sistemas de gerenciamento de banco de dados (DBMS) são a espinha dorsal do manuseio de dados organizado, seguro e eficiente. Sem eles, o gerenciamento de grandes quantidades de informações seria lento e propenso a erros.

Para as empresas, um DBMS garante que os dados permaneçam precisos, protegidos e fáceis de acessar sempre que necessário.

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