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SYSTEMES DE BASES DE DONNEES

�2002 Jean Bellec

Retour Histoire informatique

en construction

Les applications de gestion op�rent sur des entit�s appel�es fichiers. Ces fichiers sont d�riv�s des supports existant depuis l'antiquit� et utilis�s par les marchands, comptables, interm�diaires financiers... Le fichier est un "container" d'informations plus ou moins bien class�es qui repr�sentent une image de donn�es r�elles (stocks, transactions, description d'ensembles divers). L'enregistrement de donn�es dans des fichiers est devenue progressivement le seul �l�ment des transactions financi�res (d�mat�rialisation des titres et des mouvements de capitaux). 

L'informatique de gestion depuis la m�canographie des ann�es 1930 a eu comme objet les op�rations sur des fichiers. Avant de d�crire le format de ces fichiers m�canographiques, il n'est pas inutile d'observer le traitement de fichiers "manuels". Les petits fichiers (tarifs, tables de conversion...) tiennent sur une feuille de papier et l'oeil peut acc�der directement � l'�l�ment recherch�. Lorsque l'acc�s direct est un peu plus difficile, les �l�ments sont tri�s par ordre alphab�tique ou des crit�res similaires (agenda)... Les fichiers sont souvent compos�s de fiches comportant des �l�ments de type identique, mais avec des valeurs diff�rentes et ces fiches seront conserv�es tri�es selon certains crit�res et recherch�s s�quentiellement (par exemple selon la date de cr�ation de la fiche ou dans l'ordre alphab�tique d'un  certain champ de la fiche. Apr�s des modifications dans les fiches, le fichier peut �tre laiss� en l'�tat mais devient plus difficile � utiliser (cf. agenda ratur�) ou bien retri�, ce qui signifie parfois pour les documents papier r��crit.

Le traitement par ordinateur des fichiers n'est pas fondamentalement diff�rent des acc�s manuels. Pendant longtemps, l'�tre humain avait des facult�s de traitement global sup�rieur � celui des ordinateurs, et ne b�n�ficiait de la m�canographie que pour le d�charger de t�ches r�p�titives (nombre important de fiches ) ou pour �liminer les aspects subjectifs de la comparaison des donn�es, susceptibles d'entra�ner erreurs ou fraudes. Lorsque la capacit� d'acc�s direct de l'ordinateur a d�pass� celle utilis�e par l'�tre humain pour ce type d'op�ration, l'ordinateur a permis d'une part d'effectuer par lui-m�me des traitements plus complexes que ceux faisables par un �tre humain, d'autre part de mettre en commun les capacit�s de plusieurs �tres humains au profit de tous. C'est ainsi que progressivement l'ordinateur est devenu le d�positaire des donn�es d'une entreprise ou d'une fonction.

 

La nature des supports des fichiers a �volu� en fonction de la technologie, mais inversement les recherches technologiques ont �t� orient�es par es besoins des applications esquiss�s ci-dessus. Le besoin des applications pour le traitement automatique de gros volumes de fiches a entra�n� le d�veloppement de supports de fichiers s�quentiels sur cartes perfor�es, bande perfor�e puis bandes magn�tiques. Ces technologies souvent venu d'autres industries (t�l�communication, radiophonie) ont �t� perfectionn�s par les industriels informatiques. Par ailleurs, leur disponibilit� a orient� des particularit�s des ordinateurs de gestion .

Les besoins en fichiers � acc�s direct ont b�n�fici� de l'accroissement des m�moires centrales (tores, tambours) et ont suscit� des �tudes pour d�velopper des m�moires plus volumineuses (la recherche infructueuse de solutions � base de cartes magn�tiques et bien entendu le succ�s des m�moires � disques).

Un d�bat qui a agit� le monde des supports (m�dias) des bases de donn�es d�s l'origine a �t� l'attachement temporaire ou d�finitif de ces m�dias � l'ordinateur. Les informaticiens ont �t� tent�s par la solution d'un attachement permanent du syst�me de fichiers � l'ordinateur tant pour des raisons d'une architecture plus simple que pour conforter le monopole des constructeurs. Les utilisateurs pr�f�raient le plus souvent des syst�mes plus souples � partir du moment o� le m�dias amovibles n'alourdissaient pas outre mesure les co�ts d'exploitation.

Les premiers syst�mes de fichiers � acc�s direct (disques et tambours) ont associ�s des disques fixes aux ordinateurs (IBM RAMAC, 1301, tambour Univac Fastrand...). IBM soucieux de donner aux fichiers disques la souplesse des exploitations sur bandes et peut-�tre avec l'espoir de faire dispara�tre celle-ci lan�a les disc packs interchangeables au d�but des ann�es 1960 sur la s�rie 1400, puis la s�rie 360. La vogue du "temps partag�" provoqua une �rosion des avantages des disques interchangeables et des probl�mes technologiques de compatibilit� m�dia-t�tes de lecture semblaient privil�gier les disque fixes associ�s � l'ordinateur. L'utilisation d'un catalogue centralis� multi-utilisateurs semblait condamner le disque interchangeable. IBM riposta en fabriquant un ensemble amovible comportant le disque et ses t�tes de lecture -avec la technologie Winchester- et le d�bat continua sans que la victoire des disques fixes soit d�finitive. Certes des raisons de co�t eurent tendance � marginaliser l'approche des disques amovibles surtout sur les micro-ordinateurs, bien que la solution Winchester se retrouve chez Iomega avec le Zip. Une alternative naquit vers le milieu des ann�es 1990: elle consista � proposer des syst�mes ind�pendants de stockage de donn�es fournissant des serveurs de fichiers alimentant � la demande les serveurs d'application et poss�dant un syst�me ind�pendant de sauvegarde des donn�es tant sur le plan physique (RAID) que logique (journaux).

L'organisation des fichiers d�compose le fichier en enregistrements ou  "articles". Beaucoup de fichiers (notamment tous les fichiers s�quentiels et les tables des bases de donn�es relationnelles" ne contiennent que des enregistrements de nature identique. D'autres organisations dites int�gr�es peuvent contenir plusieurs types d'articles. Les articles sont ensuite divis�s en plusieurs champs de donn�es. Ce rep�rage des champs par le syst�me de base de donn�es permet facilement d'effectuer des op�rations de tri, de calcul et de rep�rage � l'int�rieur des fichiers.

Au d�but de l'informatique, les architectes et les programmeurs avaient un souci permanent de ne pas gaspiller l'espace de stockage des donn�es, non seulement en m�moire centrale, mais en m�moire secondaire. Les fichiers d'articles compos�s exclusivement de champs fixes �taient plus l 'exception que la r�gle. Deux proc�d�s diff�rents ont �t� utilis�s pour conna�tre les champs variables: le premier consistait � faire les donn�es du champ d'un caract�re sp�cial "d�limiteur de champ"  ainsi qu' un d�limiteur d'article � la fin de l'article; la second faisait pr�c�der chaque objet de longueur variable d'un descripteur abr�g� comportant la longueur du champ ou de l'article. Les code ASCII et EBCDIC conservent la trace de ces d�limiteurs. L'inconv�nient majeur de ces deux proc�d�s est de n�cessiter un traitement pr�alable des donn�es dans le syst�me de fichiers qui doit comparer chaque caract�re avec les d�limiteurs (appel�s aussi flags ou drapeaux en fran�ais). Certains ont cherch� � transf�rer ces op�rations au niveau du processeur de canaux, au prix d'un dialogue complexe entre celui-ci et la gestion des fichiers. L'approche moderne, b�n�ficiant de la r�duction de co�t des m�moires, consiste plut�t � attribuer � chaque champ une longueur maximum et � conserver � chaque article en cours de traitement une longueur fixe, quitte � comprimer les donn�es brutes en un archivage compress� en utilisant des algorithmes de compression sans perte. Cette strat�gie ne s'applique pas au traitements de texte qui continuent d'associer une reconnaissance de mots par contexte avec des d�limiteurs de champs partageant des attributs communs.

Il faut cependant distinguer les  fichiers pour lesquels existe une description des donn�es ind�pendante de tout programme d'application et ceux o� les bornes de champs, voire d'articles sont d�finis � l'int�rieur d'un programme d'application, comme ce fut le cas dans trop de sites dans les ann�es 1950 � 1970. Cette interaction forte entre programmes et donn�es avait comme pr�texte la r�duction de l'encombrement des fichiers, le by-pass de la gestion des donn�es du syst�me d'exploitation, voire la possibilit� de back-doors dans un but de fraude par certains programmeurs.

On distingue en g�n�ral parmi les fichiers homog�nes ceux � organisation purement s�quentielle optimis�s par un traitement en batch processing et les fichiers index�s o� un fichier (ou plusieurs fichiers) auxiliaire(s) de "cl�s" permet d'acc�der directement � l'article dont le champ d�sign� par la cl� est compar� � une certaine valeur.

De nombreuses variantes de ces fichiers index�s ont vu le jour depuis 1955. Ils ne diff�rent g�n�ralement que par deux crit�res: la rapidit� de l'acc�s et la gestion des optimisations des temps d'acc�s sur les m�dias physique. Tr�s rapidement ce dernier probl�me s'est complexifi� par l'utilisation d'un cache en m�moire principale (� l'origine r�duit � quelques articles situ�s dans un m�me container), par un syst�me de percolation entre des unit�s de m�moire � temps d'acc�s o� � d�bit diff�rent et par la complexit� du syst�me de journalisation propre � cette vari�t� de m�dia et aux besoins de l'informatique transactionnelle.
Les fichiers s�quentiels-index�s furent les plus r�pandus dans les ann�es 1965-1985 y compris sur micro-ordianteurs avec la famille Ashton Tate DB2.

Au milieu des ann�es 1960, un mod�le plus complexe attira l'attention, le mod�le hi�rarchique, comprennat plusieurs types d'articles organis�s en arbres. C'est ainsi que IMS/DB de IBM et son sous-ensemble DL/1 s'introduisirent dans le march� des main frames IBM respectivement sous OS et DOS.

Les fichiers int�gr�s dont l'arch�type est l'IDS invent� par Charlie Bachmann � General Electric, plus tard adopt� par ICL et Cullinet (IDMS) �tait lui aussi un syst�me o� la description du fichier �tait bien formalis�e dans un sch�ma s�par� des programmes d'applications, mais o� des articles de types diff�rents se partageaient le m�me container.
Aux cl�s �taient substitu�s des cha�nages entre occurrences d'articles de m�me type ou de types diff�rents, permettant de stocker dans la base de donn�es des relations complexes entre articles. Les avantages de l'organisation CODASYL (ainsi nomm�e car elle atteignit presque le statut de la standardisation COBOL au d�but des ann�es 1970) �taient surtout dans le domaine des performances, � un moment o� la taille des m�moires centrales �tait peu favorable � la r�alisation d'un cache de taille substantielle. Elle exigeait au moment de la conception du sch�ma une analyse profonde des relations entre la sp�cification de l'entreprise et tous les programmes � d�velopper. IDS ne s'av�rera pas propre � d�velopper l'informatique de gestion dans un environnement �volutif malgr� l'introduction du concept de vues (sous-sch�mas) en 1969.
 Apr�s des discussions hom�riques entre Bachmann et Codd de IBM (tous deux agissant en franc-tireurs dans leur compagnie) la conception des bases de donn�es relationnelles pr�conis�e par Codd triompha essentiellement par ses capacit�s plus grandes d'adaptation aux �volutions de la gestion dans les entreprises et sa compatibilit� avec les traitements s�quentiels classiques. IBM avec DB2, Oracle et les d�veloppements universitaires de Berkeley autour de Ingres et Postgres impos�rent le relationnel. De nombreux d�veloppements, d�rivant plus ou moins soit des syst�mes universitaires soit d'accords d'entreprises conduisirent � rendre le mod�le relationnel disponible sur tous les syst�mes d'exploitation, notamment Unix et Windows (Microsoft SQL server, Oracle, DB2 et MySQL pour ne citer que les plus r�pandus. Les am�liorations du mat�riel en particulier la puissance processeur et la taille des caches effac�rent les inconv�nients du relationnel � partir de 1990.

 

 

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