Bases de Datos 3º Informática de Sistemas

Transcripción

1 TEMA 2.- EL SISTEMA GESTOR DE BASES DE DATOS. Concepto y Funciones del SGBD. Lenguajes de los SGBD. Niveles de Abstracción. Arquitectura ANSI/SPARC. Componentes del SGBD. 1. Concepto y Funciones del SGBD. La base de datos, como depósito único de datos para toda la organización, debe ser capaz de integrar las diferentes visiones y los distintos usos que los usuarios tienen de la información. Debe haber algún elemento que suministre la interfaz entre el conjunto de los datos y dichos usuarios. Es el Sistema Gestor de Bases de Datos (SGBD) DataBase Management System (DBMS) El Sistema Gestor de Bases de Datos Página 1 de 14

2 Se puede definir como [Navathe, 97] Un sistema software de propósito general que facilita el proceso de definir, construir y manipular bases de datos para diversas aplicaciones. Definir: Especificar los tipos de datos, las estructuras y las restricciones de los datos. Construir: Guardar los datos mismos en algún medio de almacenamiento controlado por el SGBD. Manipular: Consultar, actualizar la información almacenada. El Sistema Gestor de Bases de Datos Página 2 de 14

3 Lenguajes de los SGBD. El SGBD debe ofrecer lenguajes e interfaces apropiadas para cada categoría de usuarios. Lenguaje de Definición de Datos (DDL, Data Definition Language): Sirve para definir los diferentes esquemas de la base de datos. Debe permitir especificar: Elementos de datos. Estructura de ellos. Relaciones entre ellos. Reglas de integridad. Autorizaciones de acceso. o Vistas lógicas de los usuarios. Espacio reservado para la base de datos. Modo de representación (binario, decimal, punto fijo,...). Caminos de acceso (punteros, índices,...). Debe existir una Función de Correspondencia que mantenga el enlace entre estas diferentes definiciones. El SGBD cuenta con un compilador de DDL cuya función es procesar enunciados escritos en DDL para identificar las descripciones de los elementos de los esquemas y almacenar la descripción en el catálogo del SGBD. El Sistema Gestor de Bases de Datos Página 3 de 14

4 Lenguaje de Manipulación de Datos (DML, Data Manipulation Language): Sirve para obtener, insertar, eliminar y modificar los datos de la base de datos. DML autocontenido. Se introducen interactivamente instrucciones de manipulación desde un terminal. DML huesped. Las instrucciones de manipulación están incorporadas a un programa escrito en un lenguaje de programación de propósito general (C, Pascal, Cobol,...), lenguaje ANFITRION. El Sistema Gestor de Bases de Datos Página 4 de 14

5 2. Niveles de Abstracción. Arquitectura ANSI/SPARC. Las características esenciales del enfoque de bases de datos son: a) Independencia entre datos y tratamientos. b) Manejo de múltiples vistas de usuario. c) Existencia del Catálogo de la base de datos. Una arquitectura propuesta para conseguir SGBD que recojan estas características es la de ANSI/SPARC. Los diferentes esquemas que configuran la base de datos se pueden definir en tres niveles distintos. El Sistema Gestor de Bases de Datos Página 5 de 14

6 1. El nivel interno tiene un esquema interno, que describe la estructura física de almacenamiento de la base de datos (detalles de almacenamiento y caminos de acceso). 2. El nivel conceptual tiene un esquema conceptual, que describe la estructura de toda la base de datos para una organización. 3. El nivel externo incluye varios esquemas externos. Cada esquema externo describe la base de datos que interesa a un grupo de usuarios determinado. Las funciones de correspondencia entre los diferentes niveles garantizan que 1. la información solicitada en términos de un esquema externo sea 2. correctamente extraída de la base de datos en términos del esquema interno y 3. presentada de nuevo al usuario en términos del esquema externo. El Sistema Gestor de Bases de Datos Página 6 de 14

7 Vista externa 1 Vista externa 2 Nº empleado Nombre Apellido Edad Salario Id empleado Apellido Sucursal Nivel conceptual N-Emp Nombre Apellido Fecha Nac Salario Sucursal Nivel Interno struct EMPLEADO { int N-Emp; int Sucursal; char Apellido [15]; char Nombre [15]; struct date Fecha-Nac; flota Salario; struct EMPLEADO *next; } Index N-Emp; index Sucursal; El Sistema Gestor de Bases de Datos Página 7 de 14

8 Se sientan las bases para alcanzar la independencia de datos: Independencia lógica. Capacidad de modificar el esquema conceptual sin tener que alterar los esquemas externos ni los programas de aplicación. Independencia física. Capacidad de modificar el esquema interno sin tener que alterar el esqueme conceptual (o los externos). El Sistema Gestor de Bases de Datos Página 8 de 14

9 3. Componentes del SGBD. ADMINISTRADOR DE ALMACENAMIENTO. Controla el acceso a la información de la base de datos almacenada en el disco, ya sean datos o metadatos. Se encarga de la gestión tanto de los buffers en la memoria principal, como de los archivos donde se almacena la base de datos. PROCESADOR DE CONSULTAS. Recibe las peticiones de consulta o actualización y encuentra la mejor manera de realizarlas, Plan de Ejecución. Emite órdenes al Administrador de Almacenamiento que las ejecuta. El Sistema Gestor de Bases de Datos Página 9 de 14

10 Diferentes estrategias para resolver la consulta Título de los libros cuyo autor es Elmasri En SQL, la expresión que resuelve la consulta es SELECT titulo FROM Libro WHERE Autor = Elmasri ; Si la estructura de datos no está indexada es necesario recorrerla entera para obtener los libros cuyo autor es Elmasri. Se leen todos los bloques del disco uno por uno y se analizan los registros para ver si en el campo Autor el contenido es Elmasri. Si existe un índice sobre el atributo Autor de la estructura Libro: Se leen los bloques del índice que se corresponden con el valor Elmasri. Se encuentran las direcciones físicas de los registros que cumplen la condición y se leen los bloques de datos. El SGBD es el encargado de decidir cuál es la mejor (la que menos tiempo utiliza), teniendo en cuenta la información y los caminos de acceso de que dispone. El Sistema Gestor de Bases de Datos Página 10 de 14

11 GESTOR DE TRANSACCIONES. Se encarga de conservar la integridad de la base de datos. Una transacción es una colección de operaciones que realizan una única función lógica sobre la base de datos. - El Gestor de Transacciones asegura que la base de datos permanecerá en un estado consistente (correcto) a pesar de fallos en el sistema o de fallos en las transacciones. Atomicidad: una transacción es una unidad atómica de ejecución (o se ejecutan todas sus operaciones o ninguna). Consistencia: la transacción debe conducir la BD de un estado consistente a otro estado consistente (se cumplen todas las restricciones de integridad). Aislamiento: una transacción no debe hacer visibles sus cambios a otras transacciones hasta que es confirmada. Persistencia: cuando una transacción es confirmada sus cambios deben ser grabados en la BD y no deben perderse debido a fallos de otras transacciones o del sistema. El Sistema Gestor de Bases de Datos Página 11 de 14

12 - También controla la interacción entre transacciones concurrentes, para asegurar la consistencia de la base de datos. El proceso P1 saca 100 de la cuenta 123 y el proceso P2 saca 200 : El Sistema Gestor de Bases de Datos Página 12 de 14

13 Otros Componentes COMPILADOR DE DDL. Procesa las definiciones de esquemas y almacena las descripciones en el catálogo. COMPILADOR DE CONSULTAS. Maneja las consultas de alto nivel que se introducen interactivamente. Analiza la sintáxis y el contenido de las consultas y llama al Procesador de Consultas. PRECOMPILADOR. Extrae órdenes de un programa de aplicación que contiene sentencias DML y las traduce en órdenes para el compilador de DML. COMPILADOR DE DML. Cuando el programa de aplicación se traduce a código ejecutable, este compilador incluye llamadas apropiadas al Procesador de Consultas. El Sistema Gestor de Bases de Datos Página 13 de 14

14 Bases de Datos 3º Informática de Sistemas Usuario inexperto Programador de aplicaciones Usuario sofisticado Administrador de la base de datos Interfaces de aplicaciones Programas de aplicación Consulta interactiva Esquema de la base de datos Precompilador Compilador DML Compilador DDL Código objeto del programa de aplicación Procesador de consultas Gestor de transacciones Gestor de buffers Gestor de ficheros Indices Datos Diccionario de Datos El Sistema Gestor de Bases de Datos Página 14 de 14