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Ing. John Toasa Espinoza 2013 UNIVERSIDAD AUTONOMA DE LOS ANDES UNIANDES.

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1 Ing. John Toasa Espinoza 2013 UNIVERSIDAD AUTONOMA DE LOS ANDES UNIANDES

2 1. Sistemas de bases de datos Contenidos 1.1 Bases de datos y sus usuarios 1.2 Conceptos y arquitectura del sistema de bases de datos 1.3 Estructura general del sistema de bases de datos Anexos 1. Clasificación de los SGBD Tema 1. Sistemas de bases de datos2

3 1. Sistemas de bases de datos Bibliografía [EN 2002] Elmasri, R.; Navathe, S.B. Fundamentos de Sistemas de Bases de Datos. 3ª Edición. Addison-Wesley. (Cap. 1 y 2) [EN 1997] Elmasri, R.; Navathe, S.B.: Sistemas de bases de datos. Conceptos fundamentales. 2ª Edición. Addison-Wesley Iberoameric. (Cap. 1 y 2) [MPM 1999] De Miguel, A.; Piattini, M.; Marcos, E. Diseño de bases de datos relacionales. Ra-Ma. (Cap. 1 y 2) [MP 1993] De Miguel, A.; Piattini, M.: Concepción y diseño de bases de datos: del Modelo E/R al Modelo Relacional. Ra-Ma. [SKS 1998] Korth, H; Silberschatz, A., Sudarshan, S.:Fundamentos de bases de datos. 3ª Edición. McGraw-Hill. (Cap. 1) [ SKS 2002] Silberschatz, A.; Korth, H.F.; Sudarshan, S. Fundamentos de Bases de Datos. 4ª edición. Madrid, McGraw-Hill, (Cap. 1) [CBS 1998] Connolly, T.; Begg C.; Strachan, A. Database Systems: A Practical Approach to Design, Implementation and Management. 2 nd edition. Addison-Wesley. (Cap. 1 y 2) [CCM 2003]Celma, M.; Casamayor, JC.; Mota, L. Bases de datos relacionales. Pearson Educación, (Cap. 1, 2 y parte del 6) Tema 1. Sistemas de bases de datos3

4 1.1 Bases de datos y sus usuarios Base de Datos (BD) Conjunto de datos relacionados entre sí demasiado general Dato= algo conocido que quiere registrarse ¿Por qué esta transparencia no es una BD? Porque se tienen unas propiedades implícitas: Tema 1. Sistemas de bases de datos4 Conjunto de datos persistentes lógicamente coherente, con significado implícito Representa aspectos del mundo real (minimundo, universo de discurso) Los cambios en el minimundo se reflejan en la BD Se DISEÑA, se CREA y se CARGA, para conseguir objetivos determinados Datos ALMACENADOS para algo Dirigida a un grupo de usuarios Datos INTERESANTES para alguien

5 Tema 1. Sistemas de bases de datos5 1.1 Bases de datos y sus usuarios Un ejemplo de una base de datos personal LIBRO AUTOR isbntituloapAutornomEditaño MomoEndeAlfaguara El retrato de Dorian GrayWildePlaneta El alquimistaCoelhoObelisco La historia interminableEndeAlfaguara El fantasma de CantervilleWildeAlianza Once minutosCoelhoPlaneta nombreapellidos... PauloCoelho... OscarWilde... MichaelEnde... EDITORIAL nombre... Obelisco... Alfaguara... Planeta... Alianza... PERSONA idnombreteléfono 2Julia Ibáñez Eva Andrés Cristina Prats Ginés Soriano PRESTAMO idPeridLibfecha /9/ /10/ /3/ /8/02...

6 1.1 Bases de datos y sus usuarios Sistema de Gestión de Base de Datos (SGBD - DBMS) Conjunto de programas que permite DEFINIR, CONSTRUIR y MANIPULAR bases de datos para diversas aplicaciones Definir una BD es especificar... estructura de datos, tipos de datos y restricciones de los datos Construir una BD es... almacenar datos en algún medio de almacenamiento controlado por el SGBD Manipular la BD es... consultar datos introducir/modificar/eliminar datos, para reflejar cambios en el minimundo generar informes a partir de los datos almacenados Sistema de Base de Datos SBD = BD + SGBD + Software de Aplicación/Consultas Tema 1. Sistemas de bases de datos6

7 7 Software para procesar Consultas / Programas Software para tener acceso a los datos almacenados SOFTWARE DEL SGBD Programas de Aplicación / Consultas SISTEMA DE BASE DE DATOS Usuarios / Programadores Definición de la BD (Metadatos) Base de Datos almacenada Entorno simplificado de un Sistema de Base de Datos

8 Tema 1. Sistemas de bases de datos8 Naturaleza autodescriptiva Procesamiento de ficheros Los programas de aplicación acceden a datos específicos, cuya estructura se describe en el propio código Sistemas de bases de datos SGBD = Sistema software de propósito general BD = DATOS + METADATOS El Catálogo del Sistema... –Contiene metadatos: descripción de la estructura de la BD El SGBD sabrá acceder a datos de cualquier aplicación –Usado por el SGBD (a veces por usuarios) 1.1 Bases de datos y sus usuarios Características del enfoque de Bases de Datos (1)

9 Tema 1. Sistemas de bases de datos9 Separación entre programas y datos Procesamiento de ficheros Definición de datos forma parte de los programas de aplicación Cambios en la estructura de ficheros de la BD modificación de programas que acceden a tales ficheros Sistemas de bases de datos Descripción de estructura y organización de ficheros almacenada en Catálogo, separada de los programas Independencia entre programas y datos ( posible gracias a la abstracción de datos proporcionada por SGBD, que veremos más adelante ) 1.1 Bases de datos y sus usuarios Características del enfoque de Bases de Datos (2)

10 Tema 1. Sistemas de bases de datos10 Datos compartidos y procesamiento de transacciones multiusuario Acceso simultáneo a datos sin interferencias ni inconsistencias Control de concurrencia por el SGBD Múltiples vistas de los datos Cada usuario sólo interesado en ver la parte de la información que necesita vista de la BD Vista = [ Subconjunto de ] BD [+ datos virtuales] SGBD proporciona mecanismos de definición de vistas SBD BIBLIOTECA BibliotecarioLector BD 1.1 Bases de datos y sus usuarios Características del enfoque de Bases de Datos (y 3)

11 Tema 1. Sistemas de bases de datos11 Administrador de la base de datos (ABD) –Responsable de administrar los recursos del SBD (nivel técnico): BD + SGBD + Otro Software (aplicaciones/programas de acceso) –Las funciones del ABD incluyen: Definir/Modificar la estructura de la BD y restricciones de los datos Crear/Modificar estructuras de almacenamiento y métodos de acceso Conceder/Denegar permisos de acceso y controlar dicho acceso a datos (seguridad de la BD) Definir planes de copias de seguridad de los datos de la BD Garantizar el funcionamiento correcto del sistema y proporcionar servicio técnico al usuario (respuesta lenta del sistema...) Adquirir los recursos software y hardware necesarios 1.1 Bases de datos y sus usuarios Actores en un sistema de base de datos (1)

12 Tema 1. Sistemas de bases de datos12 Diseñadores de la base de datos Antes de implementar la BD, interactúan con sus futuros usuarios –Recogen y comprenden sus necesidades y objetivos --- Requisitos –Identifican datos que almacenar en la base de datos –Eligen estructuras para representar y almacenar los datos –Construyen... Vista que satisface requisitos de cada grupo de usuarios Diseño final de BD que satisface necesidades de todos los usuarios (resultado de la integración de las diferentes vistas) 1.1 Bases de datos y sus usuarios Actores en un sistema de base de datos (2)

13 Tema 1. Sistemas de bases de datos13 Usuarios finales –Ocasionales o Sofisticados Acceso esporádico y distinto cada vez; usan lenguaje de consulta –Paramétricos o Normales Accesos constantes, repetitivos Usan transacciones programadas para ellos –Avanzados o Especializados Implementan sus propias aplicaciones especializadas para cumplir sus complejos requisitos Ingenieros, científicos, analistas de empresa,... –Autónomos Usan BD personales, a través de aplicación/paquete comercial específico 1.1 Bases de datos y sus usuarios Actores en un sistema de base de datos (3)

14 Tema 1. Sistemas de bases de datos14 Ingenieros de software (Analistas de sistemas y Programadores de aplicaciones) –Conocen perfectamente capacidades y recursos del SGBD –Analistas Determinan necesidades de procesamiento de los usuarios finales (especialmente los paramétricos) Especifican conjuntos de operaciones que satisfacen esas necesidades –Programadores Implementan estas especificaciones Programas de aplicación Prueba, depuración, documentación y mantenimiento de programas 1.1 Bases de datos y sus usuarios Actores en un sistema de base de datos (4)

15 Tema 1. Sistemas de bases de datos15 Los siguientes son los encargados del diseño, creación y operación del software y entorno del sistema No están interesados en el contenido de la base de datos Diseñadores e Implementadores del SGBD –Diseñan e Implementan los Módulos e Interfaces del SGBD Operadores y Personal de mantenimiento –del Entorno hardware y software del sistema de BD 1.1 Bases de datos y sus usuarios Actores en un sistema de base de datos (5)

16 Tema 1. Sistemas de bases de datos16 Desarrolladores de herramientas –Diseñan e Implementan paquetes software que: Facilitan diseño y uso de los SBD, y Permiten aumentar el rendimiento de los SBD –Herramientas para Diseño de BD, de aplicaciones de BD, de interfaces de usuario... Creación de prototipos de aplicaciones de BD Realizar simulaciones y generar datos de prueba Supervisión de rendimiento del sistema Bases de datos y sus usuarios Actores en un sistema de base de datos ( y 6)

17 Tema 1. Sistemas de bases de datos17 Disminución y control de la redundancia de datos –Procesamiento de ficheros varias copias de la misma información –Problemas debidos a la redundancia de datos Duplicación del trabajo Desperdicio de espacio de almacenamiento Obligación de evitar las inconsistencias de datos Evitar inconsistencias en los datos –Sólo si existe redundancia y –se modifica un dato, actualizando algunas copias –Soluciones: Eliminación de Redundancia, Redundancia Controlada y Propagación de Actualizaciones Automática 1.1 Bases de datos y sus usuarios Ventajas del uso de un SGBD (1)

18 Tema 1. Sistemas de bases de datos18 Mantener la integridad –Asegurar que la información es correcta=refleja fielmente el minimundo –¿Cuándo se viola la integridad (no existe)? Si existe inconsistencia Si existe información imposiblefecha = 40 / MAYO / 1972 Si existe información que no se ajusta a la realidad, es decir falsa o errónea Nº de teléfono de la policía = 063 –¿Cómo se evitan estas situaciones? Si los datos cumplen las Restricciones de Integridad ( RI ) –Restricciones sobre tipos de datos « el nombre de una persona es una cadena de hasta 30 caracteres » –Restricciones semánticas « todo libro tiene una editorial » « cada libro tiene un título diferente del resto » « ningún libro puede prestarse a más de una persona al mismo tiempo » 1.1 Bases de datos y sus usuarios Ventajas del uso de un SGBD (2)

19 Tema 1. Sistemas de bases de datos19 Mantener la integridad (cont.) –Las RI son identificadas durante el diseño de la BD –Control de la Integridad: fundamental en SBD Multiusuario –Verificación de Restricciones de Integridad en cada actualización de datos Automática por el SGBD fecha = 40 / MAYO / 1972 Mediante programas específicos El SGBD debe permitir - Definir (crear) las RI, - Crear y ejecutar los programas de verificación –A veces se puede almacenar información falsa sin violar restricciones de integridad: título de libro = El señor de los aniyos 1.1 Bases de datos y sus usuarios Ventajas del uso de un SGBD (3)

20 Tema 1. Sistemas de bases de datos20 Aplicación de restricciones de seguridad ( RS ) –No todos los usuarios deberían poder acceder a toda la BD –Objetivo: control de acceso selectivo 1. Sólo usuarios autorizados 2. Sólo a ciertas partes de la base de datos 3. Sólo para realizar ciertas operaciones con los datos –SGBD dispone de Subsistema de Seguridad y Autorización Cuentas de usuario protegidas con contraseña (ok objetivo 1) Restricciones de seguridad para cada cuenta (ok objetivos 2 y 3) –SGBD fuerza el cumplimiento de las RS –Otros controles de la seguridad serían: Sólo el ABD usa el software de administración y monitorización del SBD Un usuario paramétrico sólo accede a la BD a través del programa que usa Bases de datos y sus usuarios Ventajas del uso de un SGBD (4)

21 Tema 1. Sistemas de bases de datos21 Suministro de múltiples interfaces de usuario –Usuarios con diferentes niveles de conocimientos técnicos –El SGBD debe ofrecer interfaces para todos ellos: –Interfaces controladas por menú y de formularios = GUI –Acceso a bases de datos a través de la web 1.1 Bases de datos y sus usuarios Ventajas del uso de un SGBD (5) Lenguajes de consulta usuarios ocasionales Interfaces de lenguajes de programación programadores de aplicaciones Formularios y comandos usuarios paramétricos Interfaces controladas por menú y de lenguaje natural usuarios autónomos

22 Tema 1. Sistemas de bases de datos22 Representación de relaciones complejas entre datos –Datos relacionados entre sí de diversas maneras « El registro (Planeta,...) del fichero EDITORIAL se relaciona con 2 registros del fichero LIBRO : (..., El retrato de Dorian Gray,...) y (..., Once minutos,...) » « Cada registro de PRESTAMO se relaciona con un registro de PERSONA y con un registro de LIBRO » « Cada registro de AUTOR se relaciona con varios registros de LIBRO » –SGBD debe permitir... Representar relaciones entre los datos Obtener y Actualizar datos relacionados « Obtener los títulos y editorial de los libros escritos por Arthur Conan Doyle » « Obtener nombres y teléfonos de personas con libros prestados más de cinco meses » 1.1 Bases de datos y sus usuarios Ventajas del uso de un SGBD (6)

23 Tema 1. Sistemas de bases de datos23 Respaldo y Recuperación –Recuperación del sistema tras fallos del hardware o software –Subsistema del SGBD encargado de respaldo y recuperación SGBD Programa de ACTUALIZACIÓN de datos Estado INICIAL BD ok Estado FINAL BD ok Continuación y Finalización Correcta del programa Restauración de la BD Deshacer toda actualización de datos hecha por el programa BD KO !! XOR 1.1 Bases de datos y sus usuarios Ventajas del uso de un SGBD (y 7)

24 Tema 1. Sistemas de bases de datos24 Datos compartidos actualizados –Datos disponibles para todos los usuarios –El cambio de datos por un usuario es visto inmediatamente por el resto –Subsistemas de control de concurrencia y recuperación del SGBD Flexibilidad –SGBD permite cambios en la estructura de BD, sin afectar... Datos almacenados Programas de aplicación existentes 1.1 Bases de datos y sus usuarios Otras ventajas del enfoque de bases de datos (1) Cambios en Requisitos Nuevas Necesidades de datos modificaciones en estructura de la BD

25 Tema 1. Sistemas de bases de datos25 Rápida creación de nuevas aplicaciones Cumplimiento de reglas, normas o políticas de empresa –ABD establece normas para usuarios de la base de datos Intercambio de información y cooperación entre departamentos, proyectos... –Estándares para nombres y formatos de elementos de datos documentación, formularios, informes... Diseño e implementación inicial costosos APL-1 APL-3 APL Bases de datos y sus usuarios Otras ventajas del enfoque de bases de datos (y 2)

26 Tema 1. Sistemas de bases de datos26 Hay situaciones en las que emplear un SGBD puede generar costes innecesarios, evitables con el procesamiento de ficheros –Costes adicionales debidos a... Gran inversión inicial en equipo, software y formación Generalidad ofrecida por el SGBD para definir y procesar datos Funciones de seguridad, control de concurrencia, recuperación, integridad –Problemas adicionales si... Diseñadores o ABD no han diseñado la base de datos apropiadamente La implementación de las aplicaciones no es correcta Conviene utilizar procesamiento de ficheros si... –BD y aplicaciones son simples, bien definidas y no se espera que cambien –Requisitos de tiempo real que no se cumplirían por el coste extra del SGBD –No se necesita acceso multiusuario a los datos 1.1 Bases de datos y sus usuarios Cuándo NO usar un SGBD

27 Tema 1. Sistemas de bases de datos27 Objetivo del enfoque de BD: Visión abstracta de datos –Ocultar detalles de almacenamiento y mantenimiento Modelos de datos para conseguir abstracción –Modelo de Datos: conjunto de conceptos –Sirve para describir la estructura de la BD: Tipos de los datos Relaciones entre los datos Restricciones que deben cumplir los datos –Incluye operaciones básicas para especificar lectura/modificación –Tipos de modelos de datos Según conceptos que ofrecen para describir la estructura de la BD 1.2 Conceptos y arquitectura del sistema de bases de datos Modelos de datos, esquemas e instancias

28 Tema 1. Sistemas de bases de datos28 Conceptos cercanos a cómo el usuario percibe la realidad (minimundo) Realidad descrita como entidades que se relacionan entre sí –Entidad: cosa | objeto | concepto del minimundo –Atributo: propiedad interesante de alguna entidad –Relación: asociación | vínculo | interacción entre entidades »Modelo Entidad/Relación, MER (ERM, entity-relationship model) »Modelos Orientados a Objetos (UML, Unified Modeling Language) Modelo CONCEPTUAL de Datos Esquema Conceptual Mundo Real 1.2 Conceptos y arquitectura del SBD Modelos de datos de alto nivel o conceptuales

29 Tema 1. Sistemas de bases de datos29 Permiten describir la estructura lógica global: descripción de la implementación Conceptos entendibles por usuarios finales, pero no lejos de organización física de datos Ocultan detalles de implementación, pero conceptos implementables directamente en el sistema Los más utilizados en los SGBD comerciales actuales (ORACLE) »Modelos basados en registros Relacional, Red, Jerárquico »Modelos orientados a objetos –Modelos lógicos próximos a los conceptuales 1.2 Conceptos y arquitectura del SBD Modelos de datos de representación o lógicos (1)

30 Tema 1. Sistemas de bases de datos30 MODELO RELACIONAL 1.2 Conceptos y arquitectura del SBD Modelos de datos de representación o lógicos (y 2) CLIENTE CUENTA nombredirecciónciudadcuenta García, AGran Vía, 6Murcia200 López, BRonda Norte, 3Murcia821 Azorín, CPaseo Nuevo, 9Valencia505 Pérez, CPlaza Mayor, 2Valencia númerosaldo Cada cliente sólo puede tener una cuenta a su nombre. Una cuenta puede tener más de un cliente como titular.

31 Tema 1. Sistemas de bases de datos31 Conceptos que describen detalles de almacenamiento de los datos Dirigidos a usuarios especialistas en informática Describen la estructura física de la base de datos: - Formato y ordenamiento de registros en los ficheros de datos - Tamaños de página, de bloque,... - Caminos (o estructuras) de acceso a los datos (ficheros índices, etc.) Conceptos y arquitectura del SBD Modelos de datos de bajo nivel o físicos

32 Tema 1. Sistemas de bases de datos32 Esquema = Descripción –Especificado en el diseño de la BD y rara vez modificado –Metainformación o metadatos Diagrama del Esquema de la BD –Representación del esquema, en un modelo de datos –Compuesto de esquemas de tipos de registro (elementos del esquema) LIBRO PRESTAMO... Otra posible representación: LIBRO ( isbn, titulo, apAutor, nomEdit, año ) PRESTAMO ( idPer, idLib, fecha ) Conceptos y arquitectura del SBD Esquemas, instancias y estado de la base de datos isbntituloapAutornomEditaño idPeridLibfecha Un diagrama de esquema sólo visualiza algunos aspectos del esquema, pero no muestra muchos otros: tipos de datos, relaciones entre elementos del esquema,...

33 Tema 1. Sistemas de bases de datos33 Una base de datos es un conjunto de datos reales relacionados que cambian continuamente Estado de la base de datos –Conjunto de datos que contiene la BD en un momento concreto –Conjunto de instancias de los elementos del esquema de BD 1 esquema N estados Estado Consistente (ok!!) – Satisface estructura y restricciones especificadas en esquema – SGBD asegura que todo estado de la BD sea consistente Nomenclatura : Esquema = Intensión ; Estado = Extensión 1.2 Conceptos y arquitectura del SBD Esquemas, instancias y estado de la base de datos

34 Tema 1. Sistemas de bases de datos34 Ayuda a conseguir –Separación entre programas y datos –Múltiples vistas de usuario Nivel Externo ( vistas )... Nivel Interno Nivel Conceptual Conceptos y arquitectura del SBD Arquitectura de tres esquemas de un SGBD Arquitectura ANSI/X3/SPARC Recuperación eficiente de datos estructuras de datos complejas para representar la información en la BD Complejidad oculta a través de niveles de abstracción

35 Tema 1. Sistemas de bases de datos35 Nivel Interno –Descrito mediante el Esquema Interno, el cual... Define la estructura física de almacenamiento de toda la BD –Tipos de registros almacenados, –Secuencia física de los registros, –Estructuras de almacenamiento ( hashing,...), –Estructuras de acceso ( indexación,...) –etc. Escrito utilizando un Modelo de Datos Físico Muy cercano al nivel físico pero no trata con registros físicos (bloques, páginas, …) ni con unidades como cilindros o pistas. 1.2 Conceptos y arquitectura del SBD Arquitectura de tres esquemas ANSI/X3/SPARC (1)

36 Tema 1. Sistemas de bases de datos36 Nivel Conceptual o Lógico –Descrito mediante el Esquema Conceptual o Lógico... Define la estructura lógica de toda la BD –Entidades, Tipos de datos, –Relaciones, –Restricciones ( integridad, seguridad,...) Oculta detalles físicos Escrito usando un Modelo de Datos Conceptual o Lógico –Actualmente se considera el uso de dos esquemas en este nivel: Esquema Conceptual: organizativo, cercano al usuario Esquema Lógico: cercano al SGBD 1.2 Conceptos y arquitectura del SBD Arquitectura de tres esquemas ANSI/X3/SPARC (2)

37 Tema 1. Sistemas de bases de datos37 Nivel Externo o de Vistas –Descrito mediante Esquemas Externos –Cada Esquema Externo o Vista... Define la porción de la BD que interesa a un usuario Para el usuario, esa porción es la base de datos Pueden existir múltiples vistas del mismo esquema conceptual Varias vistas pueden solaparse entre sí Escrito usando Modelo de Datos Conceptual o Lógico 1.2 Conceptos y arquitectura del SBD Arquitectura de tres esquemas ANSI/X3/SPARC (3)

38 Tema 1. Sistemas de bases de datos38 SGBD comerciales no distinguen del todo los 3 niveles –Algunos incluyen detalles físicos en el Esquema Conceptual (Lógico) –Usan el mismo modelo de datos para especificar Esquemas Externos (vistas) y Esquema Conceptual (lógico) Los 3 niveles son descripciones de datos –Los datos reales sólo están en el nivel físico Correspondencia entre esquemas SGBD (el ABD) –Externo Conceptual –Conceptual Interno 1.2 Conceptos y arquitectura del SBD Arquitectura de tres esquemas ANSI/X3/SPARC (4)

39 Tema 1. Sistemas de bases de datos39 Nivel Externo (Lenguaje de Programación tipo Pascal) tipo empleado = registro (no acceso al salario) n_empleado: cadena(6); n_depto: cadena(4); fin; Nivel Conceptual (Lenguaje de definición de datos, LDD) EMPLEADO ( NUMERO_EMPLEADOCARACTER(6) CLAVE PRINCIPAL, NUMERO_DEPARTAMENTOCARACTER(4) NO NULO, SALARIONUMERICO(5) NO NULO ) Nivel Interno EMP_ALMACENADO LONGITUD=20 PREFIJOTIPO=BYTE(6), DESPLAZAMIENTO=0 EMP# TIPO=BYTE(6), DESPLAZAMIENTO=6, INDICE=IEMP DEPTO#TIPO=BYTE(4), DESPLAZAMIENTO=12 PAGATIPO=PALABRA, DESPLAZAMIENTO= Conceptos y arquitectura del SBD Arquitectura de tres esquemas ANSI/X3/SPARC (y 5)

40 Tema 1. Sistemas de bases de datos40 « Capacidad de modificar el esquema de un nivel sin tener que cambiar el esquema del nivel inmediato superior » Independencia lógica de datos – Capacidad de modificar el esquema conceptual... ampliar / reducir la BD modificar restricciones –... sin alterar esquemas externos programas de aplicación difícil de conseguir… 1.2 Conceptos y arquitectura del SBD Independencia de datos (1)

41 Tema 1. Sistemas de bases de datos41 Independencia física de datos – Capacidad de modificar el esquema interno... reestructurar alguna estructura de almacenamiento crear nuevas estructuras de acceso, etc. mejorar rendimiento de la obtención/actualización –... sin alterar esquema conceptual programas de aplicación es más fácil de lograr 1.2 Conceptos y arquitectura del SBD Independencia de datos (2)

42 Tema 1. Sistemas de bases de datos42 Pero... ¿ cómo conseguir la independencia de datos? El Catálogo de SGBD incluye información sobre correspondencias entre esquemas Modificación del esquema de un nivel implica... cambios en la correspondencia entre niveles, y el esquema del nivel superior no varía gracias a la Arquitectura de Tres Niveles –Mantenimiento de las correspondencias entre niveles... gasto extra en compilación / ejecución de programas menor eficiencia del SGBD »Pocos SGBD implementan Arquit. de Tres Niveles completa OK !! 1.2 Conceptos y arquitectura del SBD Independencia de datos (y 3)

43 Tema 1. Sistemas de bases de datos43 LDD: lenguaje de definición de datos –Usado por ABD y diseñadores para especificar... Esquema Conceptual Esquema Interno –si SGBD sin separación estricta de niveles conceptual e interno Correspondencias entre los anteriores –Compilador de LDD: procesa sentencias escritas en LDD, para identificar descripciones de elementos del esquema y almacenarlas en el catálogo del SGBD 1.2 Conceptos y arquitectura del SBD Lenguajes e interfaces de bases de datos Lenguajes del SGBD (1)

44 Tema 1. Sistemas de bases de datos44 LDD: lenguaje de definición de datos (cont.) CREATE TABLE Libro ( isbnCHAR(10) PRIMARY KEY, tituloVARCHAR(60) NOT NULL UNIQUE, apAutorVARCHAR(15) NOT NULL, nomEditVARCHAR(15) NOT NULL, añoNUMERIC(4)... ); 1.2 Conceptos y arquitectura del SBD Lenguajes e interfaces de bases de datos Lenguajes del SGBD (2)

45 Tema 1. Sistemas de bases de datos45 LDA: lenguaje de definición de almacenamiento –En SGBD que distinguen entre niveles conceptual e interno, se usa... LDA para especificar Esquema Interno detalles de implementación de estructuras de almacenamiento y de acceso LDD para especificar el Esquema Conceptual entidades + relaciones + restricciones LDD o LDA para definir Correspondencias entre los anteriores 1.2 Conceptos y arquitectura del SBD Lenguajes del SGBD (3)

46 Tema 1. Sistemas de bases de datos46 LDV: lenguaje de definición de vistas –Para conseguir Arquitectura de Tres Esquemas verdadera –Usado para especificar Esquemas Externos (o Vistas de usuario) Correspondencias entre Vistas y el Esquema Conceptual –No obstante, la mayoría de SGBD utilizan LDD para definir vistas CREATE VIEW PrestamoLibro AS SELECT R.fecha, L.titulo, P.nombre FROM PRESTAMO R, LIBRO L, PERSONA P WHERE R.idLib = L.isbn AND R.idPer = P.id; 1.2 Conceptos y arquitectura del SBD Lenguajes del SGBD (4)

47 Tema 1. Sistemas de bases de datos47 LMD: lenguaje de manipulación de datos –Obtención, Inserción, Eliminación y Modificación de datos –Dos tipos de DML: procedimental y declarativo LMD procedimental, o de bajo nivel Qué datos obtener/manipular y cómo obtenerlos/manipularlos Siempre debe estar empotrado en un LP Es un LMD orientado a registros : Obtiene un solo registro y lo procesa por separado » Necesita usar elementos del LP (ej. bucles) para... –obtener registro a registro y –procesarlos individualmente 1.2 Conceptos y arquitectura del SBD Lenguajes del SGBD (5)

48 Tema 1. Sistemas de bases de datos48 LMD declarativo, o de alto nivel Qué datos obtener para manipular y no cómo manipularlos Usado para realizar operaciones complejas de BD... - Interactivamente -- Lenguaje de Consulta - Incorporado en un LP anfitrión (host) -- LMD Empotrado Es un LMD orientado a conjuntos: Obtiene/Actualiza muchos registros con una única sentencia SELECT titulo, nomEdit, año FROM Libro WHERE apAutor = Tolkien; INSERT INTO Autor VALUES (Jorge Luís, Borges); DELETE FROM Prestamo WHERE idLib = ; UPDATE Persona SET telefono = WHERE id = 1; SGBD comerciales actuales ofrecen único lenguaje integrado, mezcla de LDD, LDA, LDV y LMD (como SQL) 1.2 Conceptos y arquitectura del SBD Lenguajes del SGBD (y 6)

49 Tema 1. Sistemas de bases de datos49 Programas escritos en un lenguaje (C++, Java,...) anfitrión Dos modos de ejecutar instrucciones LMD desde el lenguaje anfitrión: –Usar Interfaz de Programa de Aplicación (conjunto de procedimientos) ODBC, Open Data Base Connectivity (definido por Microsoft para C ), JDBC, Java Data Base Connectivity –Extender la sintaxis del lenguaje anfitrión para incorporar llamadas LMD dentro de los programas Instrucciones LMD precedidas de un carácter especial El preprocesador de LMD convertirá estas instrucciones en llamadas a procedimientos normales del lenguaje anfitrión 1.2 Conceptos y arquitectura del SBD un apunte: acceso a BD desde programas de aplicación

50 Tema 1. Sistemas de bases de datos50 Basadas en menús Basadas en formularios Gráficas De lenguaje natural Para usuarios paramétricos Para el ABD (órdenes privilegiadas) –Crear/eliminar cuentas de usuario y establecer autorizaciones –Establecer parámetros de ajuste del rendimiento del sistema –Modificación de esquemas y correspondencias –Acceso al catálogo –Reorganizar estructura de almacenamiento de la BD –Realizar/restaurar copias de seguridad – Conceptos y arquitectura del SBD Interfaces del SGBD

51 Tema 1. Sistemas de bases de datos51 Arquitectura de los paquetes software de SGBD Los actuales tienen un diseño modular, según una arquitectura cliente-servidor (dos capas) 1.3 Estructura general del sistema de bases de datos Módulos componentes de un SGBD (1) Programas de aplicación Interfaces (GUI) de acceso a BD SGBD BD SERVIDOR -Red de larga distancia (WAN) -Red de área local (LAN) -Líneas telefónicas -Dispositivos de comunicación por satélite USUARIOS Terminal Estación de trabajo PC CLIENTE

52 Tema 1. Sistemas de bases de datos52 Compilador de Consultas Sentencias LMD interactivas Análisis Sintáctico Optimización Compilador de Consultas Procesador de Consultas 1.3 Estructura general del sistema de bases de datos Módulos componentes de un SGBD (2)

53 Tema 1. Sistemas de bases de datos53 Precompilador y compilador de LMD Programa escrito en LP HOST + LMD embebido Sentencias LMDSentencias LP Compilador de LMD Compilador del LP HOST Precompilador de LMD Código Objeto (del LP) Código Objeto (del LMD) Enlazador Transacción programada ejecutable Procesador de Consultas 1.3 Estructura general del SBD Módulos componentes de un SGBD (3)

54 Tema 1. Sistemas de bases de datos54 Compilador de LDD –Procesa definiciones de esquemas escritas en LDD –Almacena descripciones de los esquemas en el catálogo –Otros módulos del SGBD necesitan conocer estos metadatos Definición de Esquema de BD escrito en LDD Compilador de LDD BD SO 1.3 Estructura general del SBD Módulos componentes de un SGBD (4)

55 Tema 1. Sistemas de bases de datos55 Procesador de Consultas Solicitudes de RECUPERACIÓN y ACTUALIZACIÓN Procesador de Consultas Gestor de Datos Almacenados BD SO 1.3 Estructura general del SBD Módulos componentes de un SGBD (5)

56 Tema 1. Sistemas de bases de datos56 Subsistemas de control de... Concurrencia y Recuperación - Gestor de transacciones Asegurar consistencia y coherencia de datos frente actualizaciones simultáneas de datos por múltiples usuarios Detectar fallos o caídas del sistema y Restaurar la BD a un estado consistente Integridad y Seguridad ¿Son correctas las actualizaciones de los datos? Detectar violación de Restricciones de Integridad y realizar acción de recuperación de la integridad de datos ¿Se cumplen las restricciones de seguridad de acceso? Comprobar las autorizaciones de acceso al SBD y a los datos 1.3 Estructura general del SBD Módulos componentes de un SGBD (6)

57 Tema 1. Sistemas de bases de datos57 Gestor de datos almacenados y memoria intermedia –Control de acceso a información almacenada (datos y metadatos) –Puede emplear servicios básicos del SO para la transferencia de datos a bajo nivel: disco memoria principal –Maneja los buffers de memoria (almacenam. intermedio) Gestor de Datos Almacenados BD SO 1.3 Estructura general del SBD Módulos componentes de un SGBD (7)

58 Tema 1. Sistemas de bases de datos58 Estructuras de Datos –Ficheros de datos en disco –Catálogo: metadatos acerca de... Estructura de BD, Restricciones de Integridad y de Autorización, etc. Acceso Continuo por diferentes módulos del SGBD Necesario buen diseño e implementación eficiencia –Estructuras de acceso (agilizan el acceso a los datos) –Datos estadísticos sobre los datos en la BD Usados para optimización de consultas Suele considerarse contenidos en el catálogo BD SO 1.3 Estructura general del SBD Módulos componentes de un SGBD (y 8)

59 Tema 1. Sistemas de bases de datos59 SGBD = componente software más importante ¡ pero no es el único ! Carga de datos –Intercambio de información entre BD de diferente tipo ( Oracle Access ) Respaldo Reorganización de ficheros de la BD –Para mejorar rendimiento del sistema Monitorización –Vigilancia del funcionamiento del sistema y su rendimiento –Datos estadísticos que el ABD usa para tomar decisiones de ajuste y mejora del sistema Control de Accesos de usuario Acceso al Diccionario de datos Otras utilidades –ordenamiento, compresión de ficheros, etc Estructura general del SBD Utilidades del sistema de bases de datos

60 Tema 1. Sistemas de bases de datos60 Según el Modelo de Datos en el que está basado –Relacional, Red, Jerárquico, –Orientado a Objetos, –Objeto/Relacional,... Según el nº de usuarios simultáneos –Monousuario –Multiusuario Según el nº de lugares en que se almacenan datos –Centralizado –Distribuido (SGBDD) SGBDD homogéneo: mismo software de SGBD en todos los sitios SGBDD heterogéneo (ej. Multi-Base de Datos o BD Federadas) Según su propósito –de propósito General –de propósito Específico: construido para un tipo concreto de aplicaciones Anexo 1. CLASIFICACIÓN DE LOS SGBD


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