Unidad I FUNDAMENTOS DE BASE DE DATOS..  Funciones de los sistemas de bases de datos  Actores en los sistemas de base de datos  Características del.

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1 Unidad I FUNDAMENTOS DE BASE DE DATOS.

2  Funciones de los sistemas de bases de datos  Actores en los sistemas de base de datos  Características del enfoque de bases de datos  Arquitectura de Bases de Datos  Estructura global de un sistema de base de datos INTRODUCCIÓN Y GENERALIDADES.

3  Se define una base de datos como una serie de datos organizados y relacionados entre sí, los cuales son recolectados y explotados por los sistemas de información de una empresa o negocio en particular. Base de Datos

4  Un sistema gestor de bases de datos (SGBD) consiste en una colección de datos interrelacionados y un conjunto de programas para acceder a dichos datos. La colección de datos, normalmente denominada base de datos, contiene información relevante para una empresa. Funciones de los sistemas de Base de Datos

5  El objetivo principal de un SGBD es proporcionar una forma de almacenar y recuperar la información de una base de datos de manera que sea tanto práctica como eficiente.  Los sistemas de bases de datos se diseñan para gestionar grandes cantidades de información. Funciones de los sistemas de Base de Datos

6  La gestión de los datos implica tanto la definición de estructuras para almacenar la información como la provisión de mecanismos para la manipulación de la información.  Además, los sistemas de bases de datos deben proporcionar la fiabilidad de la información almacenada, a pesar de las caídas del sistema o los intentos de acceso sin autorización. Funciones de los sistemas de Base de Datos

7  Si los datos van a ser compartidos entre diversos usuarios, el sistema debe evitar posibles resultados anómalos. Funciones de los sistemas de Base de Datos

8  La Banca  Lineas Aereas  Universidades  Transacciones de tarjetas de credito  Telecomunicaciones  Finanzas  Ventas  Produccion  Recursos Humanos Aplicaciones de los DMBS

9  Considérese parte de una empresa de cajas de ahorros que mantiene información acerca de todos los clientes y cuentas de ahorros. Una manera de mantener la información en un computador es almacenarla en archivos del sistema operativo.  Un programa para efectuar cargos o abonos en una cuenta.  Un programa para añadir una cuenta nueva.  Un programa para calcular el saldo de una cuenta.  Un programa para generar las operaciones mensuales. DBMS vs Sistema de Archivos

10  Mantener información de la organización en un sistema de procesamiento de archivos tiene una serie de inconvenientes importantes  Redundancia e inconsistencia de datos.  Dificultad en el acceso a los datos.  Aislamiento de datos.  Problemas de integridad.  Problemas de atomicidad.  Anomalías en el acceso concurrente.  Problemas de seguridad. DBMS vs Sistema de Archivos

11  Estas dificultades, entre otras, han motivado el desarrollo de los sistemas de bases de datos. Por lo que es importante conocer y manejar los conceptos y algoritmos que han sido incluidos en los sistemas de bases de datos para resolver los problemas mencionados anteriormente, donde una parte escencial consiste en el modelado adecuado de los datos. DBMS vs Sistema de Archivos

12  Un objetivo principal de un sistema de bases de datos es recuperar información y almacenar nueva información en la base de datos. Las personas que trabajan con una base de datos se pueden catalogar como usuarios de bases de datos o como administradores de bases de datos. Actores en los DBMS

13 Usuarios de base de datos e interfaces de usuario

14  Hay cuatro tipos diferentes de usuarios de un sistema de base de datos, diferenciados por la forma en que ellos esperan interactuar con el sistema. Se han diseñado diferentes tipo de interfaces de usuario para diferentes tipos de usuarios.

15  Son usuarios no sofisticados que interactúan con el sistema mediante la invocación de alguno de los programas de aplicación permanentes que se ha escrito previamente.  Por ejemplo, un cajero bancario que necesita transferir $500.00 de la cuenta A a la cuenta B invoca un programa llamado transferir Usuarios normales

16  Son profesionales informáticos que escriben programas de aplicación.  Los programadores de aplicaciones pueden elegir entre muchas herramientas para desarrollar interfaces de usuario (DRA – Desarrollo Rapido de Aplicaciones). Programadores de aplicaciones.

17  Interactúan con el sistema sin programas escritos. En su lugar, ellos forman sus consultas en un lenguaje de consulta de bases de datos. Cada una de estas consultas se envía al procesador de consultas, cuya función es transformar instrucciones LMD a instrucciones que el gestor de almacenamiento entienda.  Por ejemplo, un analista puede ver las ventas totales por región Los usuarios sofisticados

18  Son usuarios sofisticados que escriben aplicaciones de bases de datos especializadas que no son adecuadas en el marco de procesamiento de datos tradicional. Entre estas aplicaciones están los sistemas de diseño asistido por computador, sistemas de bases de conocimientos y sistemas expertos, sistemas que almacenan los datos con tipos de datos complejos (por ejemplo, datos gráficos y datos de audio) y sistemas de modelado del entorno. Usuarios especializados.

19 Administradores de Base de la Datos

20  Una de las principales razones de usar SGBDs es tener un control centralizado tanto de los datos como de los programas que acceden a esos datos. La persona que tiene este control central sobre el sistema se llama administrador de la base de datos (ABD). Administrador de la base de datos

21  Definición del esquema. El ABD crea el esquema original de la base de datos escribiendo un conjunto de instrucciones de definición de datos en el LDD.  Definición de la estructura y del método de acceso. Funciones de los DBA (ABD)

22  Modificación del esquema y de la organización física. Los ABD realizan cambios en el esquema y en la organización física para reflejar las necesidades cambiantes de la organización, o para alterar la organización física para mejorar el rendimiento. Funciones de los DBA (ABD)

23  Concesión de autorización para el acceso a los datos. La concesión de diferentes tipos de autorización permite al administrador de la base de datos determinar a qué partes de la base de datos puede acceder cada usuario. Funciones de los DBA (ABD)

24  Mantenimiento rutinario.  Copia de seguridad periódica de la base de datos  Asegurarse de que haya suficiente espacio libre en disco para las operaciones normales y aumentar el espacio en disco según sea necesario.  Supervisión de los trabajos que se ejecuten en la base de datos y asegurarse de que el rendimiento no se degrada por tareas muy costosas iniciadas por algunos usuarios. Funciones de los DBA (ABD)

25 Características del enfoque de bases de datos

26  En el enfoque de bases de datos se mantiene un único almacén de datos que se define una sola vez y al cual tienen acceso muchos usuarios.  Naturaleza autodescriptiva de los sistemas de base de datos  Separación entre los programas y los datos, y abstracción de los datos  Manejo de múltiples vistas de los datos Características del enfoque de bases de datos

27 Entorno simplificado de un Sistema Gestor de Base de Datos

28  Naturaleza autodescriptiva de los sistemas de base de datos. Tal como se visualizó en la parte inferior del esquema del Entorno simplificado de un Sistema Gestor de Base de Datos ésta no solamente contiene la base de datos misma, sino que también incluye una definición o descripción completa de dicha base de datos Características del enfoque de bases de datos

29  Separación entre los programas y los datos, y abstracción de los datos Es posible modificar las definiciones de datos y no modificar el código de la aplicación y viceversa. Independencia Lógica Independencia Física Características del enfoque de bases de datos

30 Dos características confluyen para lograrlo: -Se almacena en el catálogo del SGBD la estructura de los archivos de datos separados de las aplicaciones (programas). -El código de las aplicaciones se escribe de modo que sean independientes de los archivos específicos. Características del enfoque de bases de datos

31  Manejo de múltiples vistas de los datos Cada usuario visualiza lo que le interesa en la base de datos, pudiendo acceder a subconjuntos de datos. Por ejemplo, el departamento de Compras posiblemente le interese visualizar la tabla Productos y en ocasiones las de Facturas (para revisar bajas en el stock), pero no la que contiene los datos de los Clientes. Características del enfoque de bases de datos

32  Para que el sistema sea útil debe recuperar los datos eficientemente. Esta preocupación ha conducido al diseño de estructuras de datos complejas para la representación de los datos en la base de datos. Abstracción de los datos

33  Niveles de abstracción  Físico  Lógico  Vistas Abstracción de los datos

34  Nivel físico El nivel más bajo de abstracción describe cómo se almacenan realmente los datos. En el nivel físico se describen en detalle las estructuras de datos complejas de bajo nivel. Abstracción de los datos

35  Nivel lógico El siguiente nivel más alto de abstracción describe qué datos se almacenan en la base de datos y qué relaciones existen entre esos datos. La base de datos completa se describe así en términos de un número pequeño de estructuras relativamente simples. Abstracción de los datos

36 Aunque la implementación de estructuras simples en el nivel lógico puede involucrar estructuras complejas del nivel físico, los usuarios del nivel lógico no necesitan preocuparse de esta complejidad. Los administradores de bases de datos, que deben decidir la información que se mantiene en la base de datos, usan el nivel lógico de abstracción. Abstracción de los datos

37  Nivel de vistas El nivel más alto de abstracción describe sólo parte de la base de datos completa. A pesar del uso de estructuras más simples en el nivel lógico, queda algo de complejidad, debido a la variedad de información almacenada en una gran base de datos. Abstracción de los datos

38 Muchos usuarios del sistema de base de datos no necesitan toda esta información. En su lugar, tales usuarios necesitan acceder sólo a una parte de la base de datos. Para que su interacción con el sistema se simplifique, se define la abstracción del nivel de vistas. El sistema puede proporcionar muchas vistas para la misma base de datos. Abstracción de los datos

39  Cuando no se justifica usar DBMSs  Muy pocos datos (planillas ?).  Datos muy estables.  Alto performance (Tiempo Real).  No hay acceso concurrente.  Los DBMSs “de escritorio”:  Similares en Modelo de Datos a los grandes.  Bajo costo (plataforma PC).  Por ejemplo: MS-ACCESS. Por qué no usar DBMSs

40  Alto costo en inversión:  Hardware.  Software.  Capacitación técnica  Costo de administración:  Del DBMS  De las Bases de Datos Por qué no usar DBMSs

41  Estructura general de un Sistema de Base de Datos Un sistema de Base de Datos se divide en módulos que se encargan de cada una de las tareas del sistema en general. Algunas funciones del sistema de Base de Datos son realizadas por el Sistema Operativo. En la mayor parte de los casos, el Sistema Operativo proporciona únicamente los servicios más elementales y la Base de Datos debe partir de ese fundamento. Así, el diseño de la Base de Datos debe incluir una consideración de la interfaz entre el Sistema de Base de Datos y el Sistema Operativo. Arquitectura de Base de Datos

42  Componentes: 1. El Manejador de archivos Encargado de asignar espacio en disco y del manejo de las estructuras de datos. 2. El Manejador de Base de Datos Constituye la interfaz entre los datos de bajo nivel almacenados en la Base de Datos y los programas de aplicaciones y consultas que se hacen al sistema. 3. El procesador de consultas Traduce las proposiciones en lenguaje de consulta a instrucciones de bajo nivel que pueda entender el manejador de la Base de Datos. 4. El precompilador DML (Data Management Language) Interactúa con el procesador de consultas para generar el código apropiado. 5. El compilador DDL Convierte las proposiciones DDL (Data Definition Language) en un conjunto de tablas que contienen metadatos. Tales tablas se almacenan después en el Diccionario de Datos. Arquitectura de Base de Datos

43  Estructura de datos: Además se requieren varias estructuras de datos: 1. Archivos de Datos Que guardan la Base de Datos 2. Diccionario de Datos Que almacenan la información relativa a la estructura de la Base de Datos. 3. Índices Que permiten el acceso rápido a elementos de información que contienen valores determinados. Arquitectura de Base de Datos

44  Niveles de arquitectura En una arquitectura de sistemas de bases de datos se manejan tres niveles: 1. El nivel interno. Es el más cercano al almacenamiento físico, es decir, es que se ocupa de la forma como se almacenan físicamente los datos. La vista interna es una representación de bajo nivel de toda la base de datos, dicha vista se define mediante el esquema interno, el cual no solo define los diversos tipos de registros almacenados sino también especifica cuáles índices hay, cómo se representan los campos almacenados, en qué secuencia física se encuentran los registros almacenados, etc. Arquitectura de Base de Datos

45  Niveles de arquitectura 2. El nivel externo. Es el más cercano a los usuarios, es decir, es el que se ocupa de la forma como los usuarios individuales perciben los datos. Los usuarios pueden ser o bien programadores de aplicaciones o usuarios de terminales en línea – es decir, usuarios finales- con cantidades variables de conocimientos de informática. Dichos usuarios percibirán la información un tanto abstracta comparada con el almacenamiento físico de los datos. Arquitectura de Base de Datos

46  Niveles de arquitectura 3. El nivel conceptual. Es un “nivel de mediación” entre los dos. La vista conceptual es una representación de toda la información contenida en la base de datos, también (como en el caso de una vista externa) en una forma un tanto abstracta si se compara con el almacenamiento físico de los datos. Así pues la vista conceptual es una vista del contenido total de la base de datos y el esquema conceptual es una definición de esa vista. Arquitectura de Base de Datos

47  Arquitectura cliente/servidor Los sistemas cliente-servidor están construidos de tal modo que la base de datos puede residir en un equipo central, llamado servidor y ser compartida entre varios usuarios. Los usuarios tienen acceso al servidor a través de una aplicación de cliente o de servidor: En un sistema cliente-servidor de dos estratos, los usuarios ejecutan una aplicación en su equipo local, llamado cliente, que se conecta a través de la red con el servidor. Arquitectura de Base de Datos

48  Arquitectura cliente/servidor En un sistema cliente-servidor de varios componentes, la lógica de la aplicación de cliente se ejecuta en dos ubicaciones: El cliente reducido se ejecuta en el equipo local del usuario y se encarga de presentar resultados al usuario. La lógica de la compañía se encuentra en aplicaciones de servidor que se ejecutan en un servidor. Los clientes reducidos solicitan funciones a la aplicación de servidor, que, a su vez, es una aplicación multiproceso capaz de operar con varios usuarios simultáneos. La aplicación de servidor es la que abre las conexiones con el servidor de la base de datos y se puede ejecutar en el mismo servidor que la base de datos, o se puede conectar a través de la red con otro servidor que opere como servidor de base de datos. Arquitectura de Base de Datos

49  Arquitectura cliente/servidor Éste es el escenario típico de las aplicaciones de Internet. Por ejemplo, una aplicación de servidor se puede ejecutar en un equipo con Microsoft Internet Information Services (IIS) y dar servicio a miles de clientes reducidos que se ejecuten en Internet o en una intranet. La aplicación de servidor utiliza un grupo de conexiones para comunicarse con una copia de SQL Server. SQL Server puede estar instalado en el mismo equipo que IIS o en otro servidor de la red. Arquitectura de Base de Datos

50 Estructura global de un sistema de base de datos