Sistemas Informáticos I Resumen

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1 Sistemas Informáticos I Resumen Alejandro Bellogín Kouki 20 de enero de Modelo Entidad-Relación y tablas 1.1. Modelo E-R Entidad rectángulo Relaciones rombos Uno a uno! Uno a muchos! Muchos a muchos Cardinalidad limitada M::N! Atributos elipses Multivaluados: elipses dobles Derivados: elipses punteadas Clave primaria subrayada Herencia triángulo invertido Entidad débil doble rombo en la relación, doble rectángulo en la relación, subrayado discontinuo en los atributos discriminantes 1.2. Reicación Relación entre A y B Operación con A(a1, a2), B(b1, b2) Uno a uno A(a1, a2, b1"), B(b1, b2) ó A(a1, a2), B(b1, b2, a1") Uno a muchos A(a1, a2), B(b1, b2, a1") Muchos a muchos A(a1, a2), B(b1, b2), C(a1", b1") Atributos compuestos Igual que uno a uno con sus partes atómicas Atributos multievaluados Igual que uno a muchos (el atributo es el lado de muchos) Entidades débiles (B de A) A(a1, a2), B(b1, b2, a1") (b1discriminante) Especialización (B IS-A A) A(a1, a2), B(b1, b2, a1") 1.3. Álgebra relacional Selección p(r) = ft : t 2 r and p(t)g Proyección A1;A2;:::;Ak(r) devuelve los k atributos de la tabla r Unión r [ s = ft : t 2 r or t 2 sg Diferencia r s = ft : t 2 r and t 2 sg Producto cartesiano r s = ftq : t 2 r and q 2 sg 1

2 2 LENGUAJE SQL 2 Renombramiento X(E) devuelve la expresión E bajo el nombre X Intersección r \ s = r (r s) = ft : t 2 r and t 2 sg Producto natural r on s = f R[S(r:Bi=s:Bi(r s))g, donde Bi son todos los atributos que tengan en común las relaciones r (con esquema R = (A1; : : : ; Am; B1; : : : ; Bn)) y s (con esquema S = (B1; : : : ; Bn)) Reunión externa por la izquierda r Aos hace el producto natural entre r y s pero añadiendo todas las columnas de r, de forma que si algún atributo de s no existe, se rellena con NULL Reunión externa por la derecha rn@ s = s Aor Reunión externa total r Ao@ s = (r Aos) [ (r Aos) División r s = ft : t 2 R S(r) ^ 8u 2 s(tu 2 r)g que tiene esquema R S = (A1; : : : ; Am) Asignación permite fragmentar consultas Agregación G1;:::; GnGF1(A1);:::;Fn(An)(E) donde Gi son los atributos a agrupar y Fi 2 favg, min, max, sum, countg Hay que notar que: Los operadores se pueden componer. Cuando se usan dos relaciones los operadores siempre necesitan que estas sean compatibles. 2. Lenguaje SQL 2.1. Denición de datos Tipos de datos CHAR(n), VARCHAR(n), INT, NUMERIC(p,d) Creación y destrucción Se pueden crear (CREATE) o destruir (DROP) lo siguiente: tablas (table), secuencias (SEQUENCE), funciones (FUNCTION) Restricciones Arbitraria (CHECK), no valores nulos (NOT NULL), no valores repetidos (UNIQUE), clave primaria (PRIMARY KEY), clave extranjera (FOREIGN KEY) Cambiar una tabla Se usa ALTER TABLE <tabla> ADD f CHECK, CONSTRAINT, FOREIGN KEY, COLUMN g ALTER TABLE <tabla>alter COLUMN <atributo> SET f NOT NULL, DEFAULTg ALTER TABLE <tabla>rename COLUMN <atributo> TO <nuevo-nombre> ALTER TABLE <tabla>drop <atributo> 2.2. Consultas Quitar duplicados DISTINCT Comparación de caracteres LIKE, [NOT] SIMILAR TO, donde el segundo permite expresiones regulares, y el primero toma caracteres especiales en la comparación % para cualquier carácter y _ para sólo uno. Selección, proyección, agrupación, ordenación Se consigue con SELECT <atributo> FROM <tabla> WHERE <condicion> GROUP BY <atributo> HAVING <condicion> ORDER BY <atributo> 1. Crear el producto descrito en FROM 2. Aplicar restricciones descritas en WHERE 3. Si hay GROUP BY agrupar las tuplas según se especique, aplíquese HAVING y SELECT 4. En otro caso, aplíquese SELECT (proyectar) Insertar Se pueden especicar los atributos a insertar o, si no se hace, se insertarán en orden INSERT INTO <tabla> VALUES() Borrar DELETE FROM <tabla>where <condicion>

3 3 PHP 3 Actualizar UPDATE <tabla>set <nuevo> WHERE <condicion> Puede no haber condición. Condiciones en subconsultas Se tiene 1. EXISTS r: verdadero si r es una relación no vacía 2. s IN r: verdadero si s está en r (si s es un escalar, r debe tener sólo un atributo) 3. s op ALL r: verdadero si s cumple op para todos los valores de r 4. s op ANY r: verdadero si s cumple op para alguno de los valores de r 2.3. Triggers Evento! condición! acción CREATE TRIGGER nombre BEFORE/AFTER INSERT/DELETE/UPDATE OF atributo ON tabla REFERENCING OLD ROW AS old, NEW ROW AS new, FOR EACH ROW WHEN condicion BEGIN ATOMIC... END PL/pgSQL Sólo permite la ejecución de una función. No permite disparar cuando se modican columnas especícas. CREATE TRIGGER nombre BEFORE/AFTER INSERT/DELETE/UPDATE ON t a b l a FOR EACH ROW EXECUTE PROCEDURe funcion ( ) ; CREATE FUNCTION funcion ( ) RETURNS TRIGGER AS ' DECLARE... BEGIN... END; ' LANGUAGE ' plpgsql ' 3. PHP Lenguaje estructurado interpretado. Se ejecuta en el servidor. Código entre <?php...?>. No es fuertemente tipado. Variables: empiezan con el símbolo $, para ser evaluadas se pueden colocar entre comillas dobles. Las variables del sistema (superglobales) son siempre arrays. Constantes: define("constant", "Hello world"); Las matrices o arrays pueden ser asociativos, donde cada valor se asocia a una clave. Bases de datos: pg_connect(), pg_query(), pg_free_result(), pg_close(). Si se quiere que tarden menos en ejecutarse, las consultas se pueden preparar: pg_prepare(), pg_execute(). Para manejar los resultados de pg_query(), pg_execute() se convierte a matriz: pg_fetch_row(), pg_fetch_array(), pg_fetch_object().

4 4 NORMALIZACIÓN 4 4. Normalización Todos los atributos de una relación deben ser atómicos y depender única y totalmente de la clave primaria Primera forma normal (1FN) Los atributos de las relaciones son atómicos (unidades indivisibles). Para convertir una relación en 1FN se crea una nueva relación con el grupo que se repite, se añade a esta nueva relación la clave primaria de la relación que originalmente la contenía Segunda forma normal (2FN) Todos los atributos deben depender de toda la clave primaria, y no de una parte de ella. Hay que eliminar los atributos que dependen parcialmente de la clave primaria, crear con ellos una nueva relación y añadir a esta relación una copia de los atributos de los que dependían (clave primaria de la relación nueva) Tercera forma normal (3FN) Los atributos dependen directamente de la clave primaria (y no a través de otro atributo). Se consigue con el mismo procedimiento que para 2FN pero con los atributos que presenten dependencias transitivas. 5. SQL en entorno de programación C Los comandos deber ir después de la orden EXEC SQL El precompilador ecpg se encarga de procesar estas órdenes y trasladarlas a llamadas a una librería. Una vez hecho esto, se puede compilar normalmente (gcc). Para utilizar variables declaradas en código C y usarlas en SQL se hace: EXEC SQL begin d e c l a r e s e c t i o n ; int numero ; EXEC SQL end d e c l a r e s e c t i o n ; EXEC SQL SELECT t.num INTO : numero FROM tabla AS t ; Para tratar el valor NULL se utilizan variables indicadoras que contienen códigos que sirven para matizar los valores devueltos por la base de datos (si es 0 el valor es correcto, si es 1 el valor debe tratarse como NULL y en otro caso indica que la variable ha sufrido algún procesamiento: redondeo, truncación). Para manejar errores se utiliza el campo sqlcode de la estructura sqlca (valor cero indica que la consulta es correcta, positivo indica alguna excepción y negativo un error). Se puede tratar de manera más automática con whenever <condicion> <accion> Para conseguir capturar varias tuplas debemos usar cursores: declarar, abrir, avanzar, cerrar: EXEC SQL DECLARE <cursornombre > CURSOR FOR < consulta >; EXEC SQL OPEN <cursornombre >; EXEC SQL FETCH <cursornombre > INTO : variable1, : v a r i a b l e 2 ; EXEC SQL CLOSE <cursornombre >; Por defecto los cursores son sólo de lectura, pero se pueden declarar para ser usados para modicar y borrar tuplas (FOR UPDATE OF <tabla>.<atributos>). SQL dinámico: para ejecutar una sentencia arbitraria en algún momento se utiliza EXEC SQL EXECUTE IMMEDIATE < consulta >; Normalmente la consulta va a ser creada dinámicamente. Además, no puede devolver datos (no se permite SELECT, pero sí INSERT o UPDATE). Se pueden preparar consultas: EXEC SQL PREPARE < consulta > FROM : < consultastring >; EXEC SQL EXECUTE < consulta > USING <parametro1 >, <parametro2 >;

5 6 TRANSACCIONES 5 6. Transacciones Una transacción es una colección de operaciones de lectura y escritura que están relacionadas a nivel lógico: Deben ocurrir en su totalidad o no ocurrir en absoluto (atomicidad). Si la transacción se ejecuta los efectos de las operaciones de escritura deben persistir (COMMIT); si no se completa no se debe producir ningún efecto (ROLLBACK). Situación ideal: transacciones en serie; pero produce un rendimiento muy bajo. Existen grados de aislamiento: SET TRANSACTION ISOLATION LEVEL < level > donde los distintos niveles pueden ser: En serie: SERIALIZABLE. Por defecto: READ COMMITED. No permite la lectura de datos uncommited pero una misma consulta en una transacción puede devolver distintos resultados. Ningún valor escrito por la transacción se puede modicar hasta que termina. Si se ven los grados de aislamiento como bloqueos, se haría: Bloqueo compartido: antes de leer. Bloqueo exclusivo: antes de escribir. Se pueden realizar a distintos niveles, aunque PostgreSQL sólo permite a nivel de tabla. Modo actual Ninguno Compartido Exclusivo Modo Compartido Otorgado Otorgado No otorgado solicitado Exclusivo Otorgado No otorgado No otorgado Si una transacción solicita un bloqueo debe esperar a que se le conceda, después de un tiempo aborta y se ejecuta ROLLBACK. 7. Optimización Para minimizar el tiempo de búsqueda de una columna de una tabla se crea un índice sobre esa columna. CREATE INDEX <nombre_indice > ON <tabla > (<columna ( s )>) ; Se crean automáticamente para claves primarias. Para que tenga efecto hay que actualizar los datos. Podemos decirle a PostgreSQL que nos muestre cómo planea (estima) ejecutar una consulta. EXPLAIN [ ANALYZE ] [ VERBOSE ] < consulta > Para que muestre datos realistas hay que actualizar los datos. Se puede ver, por ejemplo, que cuando se hace GROUP BY por un campo que no tiene índice, el sistema debe ordenar el resultado, por lo que el tiempo de la consulta aumenta bastante. Actualizar datos: VACUUM VERBOSE ANALYZE < tabla > de esta forma, se generan estadísticas que luego se pueden usar para determinar la ejecución más eciente de las consultas.

6 8 SEGURIDAD Y RESTRICCIONES DE INTEGRIDAD 6 8. Seguridad y restricciones de integridad 8.1. Seguridad en SQL Se puede denir qué comandos puede usar un usuario particular y sobre qué relaciones. Esto se puede hacer tanto a usuarios como a grupos (GROUP <nombre>) o a todos en general (con PUBLIC conguramos hasta los privilegios de los usuarios futuros). GRANT sirve para dar permisos y REVOKE para quitarlos GRANT { { SELECT INSERT UPDATE DELETE RULE REFERENCES TRIGGER } [,... ] ALL PRIVILEGES } ON [ TABLE ] < nombre_tabla1 > [,... ] TO { < nombre_usuario1 > GROUP <nombre_grupo1 > PUBLIC } [,... ] [ WITH GRANT OPTION ] REVOKE [ GRANT OPTION FOR ] { { SELECT INSERT UPDATE DELETE RULE REFERENCES TRIGGER } [,... ] ALL PRIVILEGES } ON [ TABLE ] < nombre_tabla1 > [,... ] FROM { < nombre_usuario1 > GROUP <nombre_grupo1 > PUBLIC } [,... ] [ CASCADE RESTRICT ] Si al dar privilegios se escribe la opción WITH GRANT OPTION entonces ese usuario podrá dar privilegios a otros, por ello, se hace necesario CASCADE para permitir quitar todos los privilegios de los usuarios. Hay otras formas de llamar a GRANT para permitir ejecutar funciones ( GRANT EXECUTE ON FUNCTION <nombre_funcion1 > ([ type,... ] ) [,... ] TO <... > ) o crear funciones o dominios en un lenguaje ( ) entre otros. GRANT USAGE ON LANGUAGE <nombre_lenguaje1 > [,... ] TO <... > PostgreSQL no permite congurar privilegios sobre columnas, una posible solución es crear una vista que muestre las columnas deseadas y dar privilegios a la vista. SQL no permite autorizar a nivel de tupla (esto se puede hacer a nivel más alto) Restricciones de integridad Restricciones de dominio: tipos de datos personalizados. create domain <nombre_tipo> <tipo > [ DEFAULT < expresion > ] [ < r e s t r i c c i o n e s > ] ; Control de restricciones: check. Hay que tener en cuenta que cuanto más compleja sea la restricción más le constará al sistema modicar o añadir tuplas. Además, no se permiten subconsultas en esta restricción, es decir, no está permitido create table tabla2 ( num int, num2 int check ( num2 in ( select num from tabla ) ) ) ; Armaciones (assertions): expresiones que se deben satisfacer siempre create assertion <nombre> check < predicado > El sistema debe comprobar tras cada inserción o modicación si la armación se cumple o no, por lo que consume muchos recursos. No está soportado por PostgreSQL.