Introducción MC Beatriz Beltrán Martínez Benemérita Universidad Autónoma de Puebla.

IntroducciónMC Beatriz Beltrán Martínez

Benemérita Universidad Autónoma de Puebla

Introducción

La gestión de bases de datos ha evolucionado.

Como resultado, el conocimiento acerca de los sistemas de bases de datos se ha convertido en una parte esencial en la enseñanza de la computación.

Las bases de datos son ampliamente utilizadas en la actualidad.

MC Beatriz Beltrán MartínezFCC - BUAP Otoño 2014 2

Introducción

Hace cinco décadas, se inició el manejo de sistemas de bases de datos. Había poca interacción entre el

usuario final y el sistema. En la década de los noventa se da un

gran avance y se accede de manera directa a la base de datos por el usuario final. Las interfaces de datos ocultan

detalles del acceso a las bases de datos y la mayoría de las personas no esta consciente de que están interactuando con una base de datos.


Introducción

Evolución Histórica: Años 50’s: Preparación de

resúmenes en departamentos de informática.

En los 60’s nacen los sistemas gestores de bases de datos.

Después aparecen los motores relacionales.

A finales de los 80’s aparece el data warehouse.


Conceptos Básicos

Bases de Datos.Es un conjunto de datos persistentes que es utilizados por un sistema de alguna empresa.

Sistema de Bases de Datos.Sistema computarizado para llevar los registros de alguna compañía en particular.

Sistema Manejador de Bases de Datos.Parte de un sistema de bases de datos encargado de gestionar todas transacciones que se llevan a cabo en la base de datos.


Conceptos Básicos

La colección de datos normalmente denominada base de datos, contiene información relevante para una empresa. El objetivo principal de un DBMS es proporcionar una forma de almacenar y recuperar la información de una base de datos de manera que sea tanto eficiente como práctica.


Conceptos Básicos

Los sistemas de bases de datos se diseñan para la gestión de grandes cantidades de información.

Esto implica: La definición de estructuras para

almacenar la información. La provisión de mecanismos para

la manipulación de información. Además, los sistemas de bases de

datos deben proporcionar fiabilidad.


Conceptos Básicos

Un sistema de base de datos comprende cuatro componentes principales: Datos: Integrados y Compartidos. Hardware: Necesario para el

Sistema. Software: DBMS, Utilerías,

herramientas. Usuarios: Programadores de

Aplicaciones, Usuarios Finales y el Administrador de la Base de Datos.


Conceptos Básicos

Sistema de Base de Datos:


Base de Datos

DBMS

Programas de

aplicación

Usuarios finales

Ventajas de un DBS

Compactación: No hay necesidad de archivos de

papel voluminoso. Velocidad:

Las computadoras pueden actualizar y recuperar información de manera rápida.

Menos trabajo laborioso: Se puede eliminar gran parte del

trabajo de llevar los archivos a mano y el trabajo se lleva de manera mecánica.


Ventajas de un DBS

Actualidad: En el momento que se necesite se

tendrá información precisa y actualizada. Ofrecimiento de un control

centralizado: Los datos no se encuentran dispersos y

aislados y por lo tanto difícil de controlar de forma sistemática.

Los datos pueden compartirse: No sólo los usuarios pueden acceder a

los mismos datos, sino que se pueden generar nuevas aplicaciones y operar con los datos ya almacenados.


Ventajas de un DBS

Se puede reducir la redundancia y la inconsistencia: En sistemas que no son bases de

datos, cada aplicación tiene sus datos propios, y son exclusivos y este hecho lleva a producir que los datos estén repetidos. Debido a que se elimina la redundancia, la inconsistencia es controlada.

Se puede mantener la integridad: Al evitar la redundancia, se puede

evitar que no se mantenga la integridad, además si esto no es suficiente entonces se pueden establecer ciertas reglas de integridad.


Ventajas de un DBS

Es posible mantener la seguridad: Al tener el sistema de base de

datos de manera centralizada, el administrador puede asegurar canales suficientes para que evitar que se viole la seguridad de la base de datos.


Aplicaciones

En la actualidad y debido a que se ha extendido el uso de las Bases de Datos, sus aplicaciones se ven en diferentes lugares tales como: Bancos. Líneas aéreas. Universidades. Ventas. Recursos humanos.


Modelos

Bajo la estructura de la Base de Datos se encuentra el modelo de datos: Colección de herramientas

conceptuales para describir los datos, las relaciones, la semántica y las restricciones de consistencia.

Entre los modelos más conocidos tenemos: Modelos lógicos basados en

registros. Modelos basados en objetos. Modelos físicos de datos.


Modelos

Modelos lógicos basados en registros. Se usan para describir el nivel

conceptual y físico. Modelo de Red. Modelo Jerárquico. Modelo Relacional.

Modelos basados en objetos. Se usan para describir datos en el

nivel conceptual y de visión. Modelo Entidad – Relación. Modelo Orientado a Objetos.


Modelos

Modelos físicos de datos. Se usan para describir datos en el

nivel más bajo. Hay muy pocos modelos físico de

datos en uso. Modelo unificador. Memoria de elementos.


Lenguajes de DB

Un Sistema de Bases de Datos proporciona: Un Lenguaje de Definición de Datos

(DDL) para especificar el esquema de la Base de Datos, que permite la definición de objetos en la Base de Datos.

Un Lenguaje de Manipulación de Datos (DML) para expresar las consultas a la Base de Datos y las modificaciones, que permite la manipulación o procesamiento de dichos objetos.

En la práctica ambos lenguajes no son dos lenguajes separados, tal como lo es SQL.


Independencia de Datos

La independencia de datos, intenta poder modificar un esquema sin tener que modificar el esquema inferior.

Cuando se tiene una dependencia de datos es cuando resulta imposible modificar un esquema sin tener que afectar le esquema inferior inmediato.


Independencia de Datos

Se considera que existen dos clases de independencia: La independencia física de datos

se proporciona si los usuarios y los programas de usuarios son inmunes a los cambios en la estructura física de la base de datos almacenada.

La independencia lógica de datos es donde los usuarios y los programas de usuarios son inmunes a los cambios de la estructura lógica de la base de datos.


Arquitectura ANSI/Sparc

El objetivo de presentar esta arquitectura es la de ofrecer una infraestructura. Donde resulta fácil para describir los

conceptos generales de las bases de datos y para explicar la estructura de sistemas de bases de datos específicos.

No todos los sistemas coinciden completamente con esta arquitectura.

La arquitectura ANSI/SPARC se divide en tres niveles: interno, conceptual y externo.



Niveles en la arquitectura:


Nivel externo (vistas de usuarios

individuales)

Nivel conceptual (vista de la comunidad de usuarios)

Nivel interno (vista de almacenamiento)


El Nivel Interno: Nivel Físico, es el que está más cerca

del almacenamiento físico, es decir, es el que tiene que ver con la forma en que los datos están almacenados físicamente.

El Nivel Externo: Nivel Lógico de Usuario es el más

próximo a los usuarios, es decir, el que tiene que ver con la forma en que los usuarios ven los datos.

El Nivel Conceptual: Nivel Lógico de la Comunidad, o en

ocasiones sólo como el nivel lógico, sin calificar; es un nivel de indirección entre los otros dos.



El nivel externo tiene que ver con las percepciones de usuarios individuales. Habrá muchas “vistas externas”

distintas, cada una consistente en una representación más o menos abstracta de alguna parte de la base de datos total.

El nivel conceptual tiene que ver con la percepción de una comunidad de usuarios. Habrá una “vista interna” que

represente a la base de datos tal como está almacenada físicamente.




Usuario A1 Usuario A2 Usuario B3Usuario B2Usuario B1

Vista Externa A

Base de Datos Almacenada

Vista Conceptual

Vista Externa BEsquemaExterno A

EsquemaExterno B

.......

Transformaciónexterna / conceptual

Transformaciónconceptual / interna

EsquemaInterno

DBMS

.......

Esquema Conceptual


Nivel Externo. Es el del usuario individual. Cada usuario tiene a su disposición un

lenguaje: El programador de aplicaciones

tendrá como lenguaje un lenguaje de programación convencional o un lenguaje propietario (de cuarta generación).

Para el usuario final, el lenguaje será un lenguaje de consulta o bien algún lenguaje de finalidad específica, tal vez controlado por formularios o por menús.



Además se incluye un sublenguaje de datos. Es un subconjunto del lenguaje total

que se ocupe específicamente de los objetos y operaciones de la base de datos.

Se dice que el sublenguaje de datos (SLD) está incrustado dentro del lenguaje anfitrión.

Un sistema determinado podría manejar cualquier cantidad de lenguajes anfitrión y cualquier cantidad de sublenguajes de datos.



El sublenguaje de datos y el lenguaje anfitrión podrían no ser distintos en lo que al usuario concierne. Si no son distintos o si difícilmente

pueden distinguirse, se dice que están fuertemente acoplados.

Si son clara y fácilmente separables, se dice que están débilmente acoplados.

En principio, cualquier sublenguaje de datos determinado es en realidad una combinación de por lo menos dos lenguajes subordinados: DML y DDL.



Cada vista externa está definida por medio de un esquema externo, el cual consiste básicamente en definiciones de cada uno de los diversos tipos de registro externos de esa vista.

Debe haber una definición de la transformación entre el esquema externo y el esquema conceptual.



Nivel Conceptual. Es una representación de todo

contenido de la información de la base de datos, en una forma un poco abstracta comparada con la forma en que cualquier usuario específico ve los datos físicamente.

También será muy diferente en que cualquier usuario específico ve los datos.

En términos generales, la vista conceptual pretende ser una vista de los datos “tal como son”.



La vista conceptual consiste en muchas ocurrencias de varios tipos de registro conceptual.

La vista conceptual está definida por medio del esquema conceptual, el cual comprende definiciones de cada uno de los diversos tipos de registros conceptuales.

El esquema conceptual está escrito con otro lenguaje de definición de datos, el DDL conceptual.



Para la independencia física de los datos, las definiciones conceptuales de DDL, no deben comprender ninguna consideración de la representación física ni de la técnica de acceso; deben ser únicamente definiciones del contenido de la información.

Si el esquema conceptual es independiente de los datos, entonces los esquemas externos, también serán independientes de los datos.



Nivel Interno. La vista interna es una

representación de bajo nivel de toda la base de datos.

Consiste de muchas ocurrencias de cada uno de los diversos tipos de registros interno.

La vista interna está todavía distante del nivel físico, ya que no tiene que ver con términos como registros físicos, ni con ninguna consideración específica de los dispositivos.



La vista interna da por hecho un espacio de direcciones lineal infinito.

Los detalles de cómo el espacio de direcciones se asocia con el almacenamiento físico; son en gran medida específicos del sistema.

La vista interna se describe por medio del esquema interno.



El esquema interno, no sólo define los diversos tipos de registros almacenados sino que específica también: Que índices existen, Cómo están representados los

campos almacenados, En qué secuencia están dichos

registros, etc. El esquema interno está escrito

utilizando otro lenguaje más de definición de datos, el DDL interno.


Transformaciones

La transformación interna/conceptual, define la correspondencia entre la vista conceptual y la base de datos almacenada, y especifica cómo están representados los registros y campos conceptuales en el nivel interno.

La transformación externa/conceptual define la correspondencia entre una vista externa en particular y la vista conceptual. En general, las diferencias que puedan existir entre éstos dos niveles son análogas a aquellas.


DBA

El administrador de datos (DA) es la persona que toma las decisiones de estrategia y política con respecto a los datos de la empresa.

El administrador de la base de datos (DBA) es la persona que proporciona el apoyo técnico necesario para implementar dichas decisiones.

El DBA es el responsable del control general del sistema al nivel técnico.


DBA

Algunas de las tareas del DBA en general comprende:

Definir el esquema conceptual: Decidir exactamente qué

información contendrá la base de datos.

Definir el esquema interno: Definir la forma en que van a ser

representados los datos en la base de datos almacenada.


DBA

Establecer un enlace con los usuarios: El DBA debe enlazarse con los

usuarios para asegurar que los datos necesarios estén disponibles y para describirlos esquemas externos necesarios, utilizando el DDL externo aplicable.

Definir las restricciones de seguridad e integridad: Pueden ser vistas como parte del

esquema conceptual. MC Beatriz Beltrán MartínezFCC - BUAP Otoño 2014 39

DBA

Definir las políticas de vaciado y recarga: Una vez que una empresa se

compromete con un DBS, se vuelve dependiente del funcionamiento exitoso de dicho sistema.

Supervisar el rendimiento y responder a los requerimientos cambiantes: El DBA es el responsable de organizar el

sistema de tal manera que se obtenga el rendimiento ideal y de hacer los ajustes apropiados conforme las necesidades cambien.


DBMS

Las funciones del DBMS son las siguientes: Definición de datos:

El DBMS debe incluir entre sus componentes un procesador DDL o compilador DDL, para cada uno de los diversos DDL’s. El DBMS también debe entender las definiciones de DDL.

Manipulación de datos: Se deben manejar peticiones para

recuperar, actualizar, eliminar o agregar nuevos datos. El DBMS debe incluir un componente procesador DML o compilador de DML.


DBMS

Las peticiones pueden ser planeadas o no planeadas: Las peticiones planeadas son

aquellas cuya necesidad fue prevista antes del momento de ejecutar la petición. Una petición no planeada, es una petición que no se planeo por adelantado su necesidad.

Optimización y ejecución: La finalidad del optimizadores es

determinar una forma eficiente de implementar la petición y se ejecutan bajo el control del administrador en tiempo de ejecución.


DBMS

Seguridad e integridad de los datos: El DBMS debe vigilar las peticiones del

usuario y rechazar todo intento de violar las restricciones de seguridad e integridad definidas por el DBA.

Recuperación de datos y concurrencia: El administrador de transacciones,

debe imponer ciertos controles de recuperación y concurrencia.


DBMS

Diccionario de datos: Contiene datos acerca de los

datos, en ocasiones llamado metadatos o descriptores; es decir, definición de otros objetos del sistema.

Rendimiento: El DBMS debe realizar todas sus

tareas de la manera más eficiente posible.


DBMS


Arquitectura de un Sistema Manejador de Base de Datos:Esquemas y

Transformaciones fuentesPeticiones DML

planeadasPeticiones DML

no planeadas

Procesador DDLProcesador DML Procesador Lenguaje

de Consulta

Optimizador

Administrador

DatosDiccionario

Esquemas ytransformaciones Metadatos

Adm. Comunicación de Datos Todas las transmisiones de mensajes se

llevan a cabo bajo el control de otro componente de software, el administrador de comunicaciones de datos.

Este administrador no forma parte del DBMS, sino que es un sistema autónomo. A ambos se les denomina sistema de

base de datos / comunicaciones de datos, en el cual el DBMS se ocupa de la base de datos y el administrador de comunicaciones de datos maneja todos los mensajes hacia y desde el DBMS.


Ajuste al Rendimiento

El ajuste del rendimiento de un sistema implica el ajuste de varios parámetros y opciones de diseño para mejorar su rendimiento para una aplicación concreta.

El rendimiento de la mayor parte de los sistemas suele quedar limitado principalmente por el que presenta un componente o unos pocos, denominados cuellos de botella.



En los sistemas bien equilibrados ningún componente aislado constituye un cuello de botella.

Si el sistema contiene cuellos de botella se infrautiliza los componentes que no forman parte de los cuellos de botella y quizás pudieran haberse sustituido por componentes más económicos de menores prestaciones.



Los sistemas de bases de datos complejos pueden modelarse como sistemas de colas.

Para comprobar el rendimiento de un sistema de bases de datos, antes de instalarlo se puede crear un modelo de simulación del rendimiento de ese sistema.

En lugar de modelar detalles de un servicio, el modelo de simulación sólo capture algunos aspectos de cada uno, como el tiempo de servicio.


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