Características Generales de un Sistema de Bases de Datos. Profesor: John Freddy Duitama Muñoz. Facultad de Ingeniería. U.de.A. 1

1. Capacidades de un Sistema de Gestión de Bases de Datos. Manejar información persistente. La información permanece entre diferentes ejecuciones de un programa. Soportar un modelo de datos. Abstracción matemática a través de la cual el usuario puede ver los datos. Ejemplo: El modelo Relacional. Soportar un lenguaje de alto nivel El usuario especifica que información necesita apoyado en el modelo de datos. Ejemplo: El S.Q.L. Control de acceso. Limitar el acceso a los datos de usuarios no autorizados. Ejemplo: Grant select on Empleados to User-1. Integridad: Capacidad de chequear la validez de los datos que se ingresen. Ejemplo: El salario es obligatorio en la tabla de empleados. 2

Capacidades de un Sistema de Gestión de Bases de Datos.(cont.) Cumplir con las propiedades ACID: Atomicity : Manejar el concepto de transacción (Tx). Es decir, un programa se ejecuta completamente ó de otra manera se eliminan los cambios parciales realizados. Begin Transaction - Programa - End Transaction Consistency: Después de terminar una Transacción la Base de datos no viola ninguna de sus reglas: valores obligatorios, claves únicas,etc. Isolation : Los efectos de una Transacción(Tx) no son visibles a otros usuarios mientras no se confirmen. Durability: Si el sistema falla no debe permitir que se pierdan las operaciones realizadas por Tx ya confirmadas. 3

2. Arquitectura ANSI/SPARC de un S.G.B.D. Grupo 1 Grupo 2 Grupo n de Usuarios de Usuarios de Usuarios Vista 1 Vista Externa Vista 2 Vista n . . . Esquema conceptual de la Base de Datos Vista Conceptual Vista Física Base de Datos física 4

Arquitectura ANSI/SPARC de un S.G.B.D (cont.) 2.1. Vista física : Conformada por la colección de archivos , índices y otras estructuras de almacenamiento usadas para lograr el acceso eficiente de los datos. Estos objetos reside permanentemente en disco. 2.2. Vista conceptual : Abstracción del mundo real, en términos de un modelo de datos, que refleja toda la información almacenada y las principales reglas que la gobiernan. Incluye TODOS los datos usados por la organización. 2.3. Vista externa: Porción del esquema conceptual visible para un grupo de usuarios. Estas porciones no son necesariamente disjuntas. 5

3. Otros conceptos importantes. 3.1.Esquema de una Base de Datos: Equivale a la estructura de la Base de Datos. Esta estructura permanece invariante la mayor parte del tiempo, aunque puede sufrir modificaciones ocasionales. 3.2.Instancia : Es la información que en un determinado instante del tiempo tiene la base de datos y que cambia permanentemente. Equivale a una foto de un instante de la Base de Datos. 3.3.Independencia de Datos: Concepto de gran importancia y que permite hablar de dos tipos de independencia. Independencia física de los datos. En muchos casos la vista física de los datos puede ser cambiada sin implicar cambios en la vista lógica, y viceversa. Independencia lógica de los datos. La vista lógico puede ser cambiadas sin implicar cambios en la vista externa, y viceversa. 6

4. Arquitectura funcional de un S.G.B.D. 3. Consultas y Programas de Usuario normal 1. Definición del esquema de la B. de D. 2. Otorgar permisos sobre el esquema Procesador del lenguaje de Consulta y optimizador Manejador de Transacciones - lock Manejador de Almacenamiento - log Base de Datos física y Diccionario de Datos. Tablas de Autorización (D. de D.) Compilador D.D.L descripción de la B.de D. (D.de.D) acceso concurrente D.C.L 7

Arquitectura funcional de un S.G.B.D. (cont.) Diccionario de Datos: Contiene el esquema de la B. de D., los usuarios autorizados y sus permisos de acceso. Almacena la información que permite la traducción entre los tres niveles de la Arquitectura ANSI/SPARC. Permanece en disco, aunque la porción más utilizada permanece en memoria principal. Lenguaje de consulta : Compuesto por los comandos de control de datos (D.C.L), los Comandos de definición de Datos (D.D.L.) y los comandos de manipulación de datos (D.M.L.). Optimizador de consultas: Define el plan de ejecución de operaciones solicitadas por los usuarios, de tal manera que se lleven a cabo de la manera más eficiente posible. 8

Arquitectura funcional de un S.G.B.D. (cont.) Manejador de transacciones: Garantiza que los programas se ejecuten de una manera atómica, controla las operaciones concurrentes sobre la base de datos y los mecanismos de recuperación ante fallas. Manejador de almacenamiento: Conformado por dos componentes a. el manejador de archivos: recupera desde disco las páginas que contienen la información solicitada por una transacción. b. El manejador de buffer : mantiene en memoria principal la información más usada y decide cuando llevar a disco alguno de estas páginas. 9

Arquitectura funcional de un S.G.B.D. (cont.) Los programas de usuario : No hacen parte propiamente del S.G.B.D. Cada vez cobran más importancia las interfaces gráficas y las herramientas de cuarta generación. Esquema de trabajo más usado: cliente-servidor. el programa de usuario = cliente , el S.G.B.D. = servidor. En algunos casos se utiliza un servidor de aplicaciones como nivel intermedio. Para el correcto funcionamiento del sistema se requiere: El Administrador de La Base de Datos. Mantiene el esquema conceptual, las vistas externa y física. Realiza tareas como recuperación ante fallas, respaldos de información y configuración del sistema buscando un funcionamiento óptimo. 9

5. Problemas que ayuda a resolver un sistema de Bases de Datos. Separar los datos de los programas. Disminuir la redundancia de la información y por consecuencia evitar las inconsistencias que se presentan cuando hay varias copias. Compartir los datos entre diversos programas. Hacer cumplir las estándares corporativos. A través de las reglas de integridad y la definición de un esquema único para la B. de D. 10

Problemas que ayuda a resolver un sistema de Bases de Datos. (cont) Facilitar las restricciones de seguridad para proteger los datos de intrusos. Garantizar el manejo de la concurrencia. Mantener la integridad de la información, garantizado por el manejador de Tx. Alta disponibilidad de la información. Los S.G.B.D. son altamente confiables y ofrecen mínimo riesgo de pérdida de información. Equilibrar requerimientos opuestos. Estableciendo prioridades y configurando el sistema en función de ellas. 10

6 . Tendencias en Las Bases de Datos. Sistemas para información operativa de las empresas : Las Bases de datos Relacionales. Manejo de información compleja no estructurada: Imágenes, audio, video, datos no estructurados. Bases de datos objeto- relacionales Manejar Información geo-referenciada. Sistemas de información geográfica. Manejo de informació no eestructurada. Motores de búsqueda, bases de datos NoSQL, bases de datos semi-estructuradas. Sistemas para el soporte de decisiones y/o con capacidades deductivas. Data Warehouse, Hadoop, Hive, técnicas de minería de datos. 10

7. Bibliografía. Jeffrey D. Ullman. and Jennifer Widom. A First Course in Database Systems. Prentice Hall. Cap. 1. pp. 1-24. Jeffrey D. Ullman. Principles of Database and Knowledge- Base System. Volúmenes I. Computer Science Press. 1988. Capítulo 1. pp. 1-29 Henry F. Korth, Abraham Silberschatz. Fundamentos de Bases de Datos. Mc Graw Hill. 11