El hardware. El software DBMS. Los datos a manejar, así como el personal encargado del manejo del sistema.

Transcripción

1 1. SISTEMAS DE BASES DE DATOS Concepto de Base de Datos Es una colección de archivos interrelacionados creados mediante un Sistema Manejador de Base de Datos (DBMS) también conocido como Sistema Gestor de Bases de Datos (SGBD)-. El contenido de una base de datos engloba la información concerniente de una organización, de tal manera que los datos estén disponibles para los usuarios. Los tres componentes principales de un sistema de base de datos son: El hardware. El software DBMS. Los datos a manejar, así como el personal encargado del manejo del sistema. El Sistema Manejador de Base de Datos (DBMS). Es una colección de elementos software interrelacionados, cada una de los cuales es responsable de una tarea específica. El objetivo primordial de un DBMS es proporcionar un entorno que sea a la vez conveniente y eficiente para ser utilizado al extraer, almacenar y manipular información de la base de datos. El Administrador de base de datos (DBA) es el profesional responsable del control y manejo del sistema de base de datos, generalmente tiene experiencia en DBMS, diseño de bases de datos, sistemas operativos, comunicación de datos, hardware y programación. 1

2 Sistema Gestor de Bases de Datos (SGBD) Ventajas de las BD 1. SISTEMAS DE BASES DE DATOS Los SGBD son una gran evolución en el procesamiento de los datos. Estos se convierten en el puente entre los programas de aplicación de los usuarios y los datos, de esta forma las aplicaciones son independientes de la forma en que estén almacenados e incluso en dónde se encuentre. Todos los datos se integran en un mismo medio denominado Base de Datos, centralizando los datos y los programadores de interfaces de aplicaciones no se preocupan por el acceso a los mismos sino por la lógica de los datos. Por otro lado la duplicación de datos se disminuye considerablemente y además están controlados son integridad referencial. Finalmente los lenguajes de acceso a datos como el SQL permite obtener los datos relacionados de una forma más sencilla que en los Sistemas de Procesamiento de Archivos (SPA). Desventajas de las BD La vulnerabilidad de las Base de Datos se puede considerar desventaja porque si la base de datos falla, entonces se bloque toda la información de la organización; por el contrario, en los SPA si falla un modulo no bloquea el resto de módulos. 2

3 Sistema Gestor de Bases de Datos (SGBD) 1. SISTEMAS DE BASES DE DATOS Aplicaciones base de datos SGBD ó DBMS Base de Datos Ventajas de las BD 1. Datos integrados. 2. Menos duplicación de datos. 3. Independencia entre programa y datos. 4. Fácil representación de la vista de datos de los usuarios. 5. Compartir datos. Desventajas de las BD 1. Instalación costosa. 2. Personal especializado. 3. Ausencia de estándares. 4. Larga y difícil puesta en marcha. 5. Rentabilidad a mediano plazo. 3

4 Sistema Gestor de Bases de Datos (SGBD) 1. SISTEMAS DE BASES DE DATOS Usuarios Normales Programadores de Aplicaciones Usuarios Sofisticados Administrador de base de datos USUARIOS Interfaces de Aplicaciones Programas de Aplicación Consulta Esquema de base de datos Definición: Un SGBD (DBMS) es un conjunto de aplicaciones que permiten comunicar e interactuar a los usuarios con la base de datos, entre sus principales funciones están proveer al usuario herramientas para el diseño de las BD y ejecutar las consultas a las BD. Precompilador del LMD Código Objeto de los Programas de Aplicación Gestor de Transacciones Compilador del LMD Motor de Evaluación de Consulta Gestor de Memoria Intermedia Gestor de Archivos Intérprete del LDD Procesador de consultas Gestor de Almacenamiento SGBD Archivos de datos Índices Datos estadísticos Diccionario de Datos BASE DE DATOS 4

5 Modelo Lógico (Modelos de Datos) = Modelos Globales + Modelos Externos. Clasificación de los Modelos Globales : Modelos Conceptuales. También denominados de alto nivel, facilitan la descripción global del conjunto de información al nivel más próximo al usuario, por lo que sus conceptos son cercanos al mundo real (Entidades, atributos, relaciones, etc.). Ej. (Modelo Entidad Relación-ER). Modelos Convencionales. Se encuentran instrumentados en los SGBD y están orientados a describir los datos de nivel lógico para esos SGBD. Ejemplo: Modelo relacional en el que sus conceptos se reflejan Tablas o Relaciones. Modelo Esquema: Modelo se debe tomar como un instrumento de descripción del mundo real, y el Esquema es el resultado de la aplicación del modelo (Representaciones Gráficas y Simbólicas). Ejemplar (Ocurrencia, Instancia): Datos en un determinado momento. 5

6 Tipos de abstracción de datos Clasificación / Particularización: Acción de abstraer las características comunes a un conjunto de ejemplares para crear una categoría a la cual pertenecen dichos ejemplares. Teoría de conjuntos (Intensión Extensión). La particularización es pasar de la clase a sus ejemplares. (Pertenencia). Agregación / Desagregación: Construir un nuevo elemento del modelo como compuesto de otros elementos (componentes), los componentes son parte de el elemento compuesto. Los principales tipos son: Agregación de clases para obtener una compuesta Agregación de Propiedades para Obtener una Clase. Agregación de Propiedades para Obtener una propiedad compuesta. Generalización / Especialización: Es la acción de abstraer las características comunes a varias clases (subclases) para construir una clases más general (superclase) que las comprenda a todas. Se pueden construir Jerarquías de generalizaciones. Asociación / Disociación: Vincula dos o más clases, creándose un elemento de un tipo distinto. 6

7 Concepto de Modelo de Datos Definición: Es un conjunto de conceptos, reglas y convenciones bien definidos que nos permiten aplicar una serie de abstracciones a fin de describir y manipular los datos de un cierto mundo real que deseamos almacenar en la base de datos. Un modelo de datos define las reglas según las cuales han de ser estructurados los datos acerca del mundo real. La representación de una realidad mediante un modelo da lugar a un esquema, el cual describe las categorías existentes en dicha realidad. Sin embargo la realidad no contempla solo aspectos estáticos sino también propiedades dinámicas, ya que los ejemplares de las categorías varían en el transcurso del tiempo y estas propiedades dinámicas han de ser también especificadas en operaciones de consulta y actualización de la base de datos. 7

8 Concepto de Modelo de Datos Tipos: Estrictamente Tipados: Cada dato debe pertenecer forzosamente a una categoría previamente definida en el esquema. Ej. Modelo Entidad interrelación Débilmente Tipados: No es obligatorio que los datos pertenezcan a las categorías, sino que pueden existir por si mismos. Ej. Modelo Jerárquico. Propiedades del Mundo Real. Se pueden clasificar en dos tipos: Estáticas: Relativamente invariantes en el tiempo (Estructuras). Dinámicas: Operaciones aplicadas a los datos. Un Modelo de Datos se especifica formalmente: (MD)=<G,O> Donde: G es el conjunto de reglas de generación (estática) O es el conjunto de operaciones autorizadas (dinámica). La componente estática de un determinado modelo de datos expresado con una sintaxis es el Lenguaje de Definición de Datos (LDD), y la componente dinámica el Lenguaje de Manipulación de Datos (LMD); ambos constituyen el Lenguaje de Datos (LD). 8

9 Componentes Estáticos de los Modelos de Datos Elementos No Permitidos Restricciones Inherentes Abstracciones Del Modelo Objetos Asociaciones Restricciones de Integridad O Semánticas Elementos Permitidos Propiedades Dominios Abstracciones Del Modelo A. Elementos Permitidos: No son los mismos para todos los modelos de datos (varían especialmente en terminología), pero en general son: Objetos (entidades, relaciones, registros, etc.) Asociaciones entre objetos (interrelaciones, etc.) Propiedades o características de los objetos o asociaciones (atributos, campos, elementos de datos, etc) Dominios, conjuntos nominados de valores homogéneos sobre los que se definen propiedades. A estos elementos permitidos se les podrían aplicar aquellas abstracciones reconocidas por el modelo. La representación de éstos elementos depende de cada modelo de datos, pudiendo hacerse en forma de grafos (como MER o Codasyl) o tablas (como MR). 9

10 Componentes Estáticos de los Modelos de Datos B. Elementos no permitidos o restricciones: No todos los valores, cambio de valor o estructuras están permitidos en el mundo real; Ej. Un niño de tres años no puede estar casado, o una persona pasar de soltera a viuda directamente. Adicionalmente cada modelo de datos impone sus propias limitaciones a estructuras que admite. Los tipos son: Restricciones inherentes: Impuestas por el Modelo de Datos seleccionado. Están directamente asociadas con el SGBD. Restricciones de Integridad o semánticas: Impuestas por el usuario. Permiten captar la semántica del Universo de Discurso (UD) que se quiere modelar y verificar la corrección de los datos almacenados en la base. 10

11 Componentes Estáticos de los Modelos de Datos El usuario (diseñador) ha de definir e incluso programar estas restricciones con el fin de rechazar ciertas asociaciones o de limitar los valores que pueden tomar los datos o impedir ciertos cambios en los mismos. Los tipos son: Reconocidas por el MD: Definidas por el usuario y son gestionadas por el modelo de datos en los esquemas. Proporciona instrumentos para su cumplimiento. Ajenas al MD: Responsabilidad del Diseñador, ya que el modelo de datos no las reconoce ni proporciona instrumentos para manejarlas. Formalización matemática G=<Ge,Gr> dónde: Ge es un conjunto de reglas de generación de estructuras y Gr es un conjunto de restricciones de usuario. La aplicación del componente estático (reglas de generación) de un modelo de datos a un determinado Universo del Discurso (UD) nos da como resultado un esquema (E), que es la estructura de datos que describe, en el correspondiente modelo, las categorías que han resultado de las abstracciones aplicadas al mundo real que se trata de modelar, es decir: G[UD]=E 11

12 Componentes Dinámicos de los Modelos de Datos O[BDi]=BDj BD i Localización <condición> Acción <Objetivo> BD j El conjunto de valores que toman las distintas categorías de un esquema en un momento determinado t i recibe el nombre de ejemplar del esquema o estado de la base de datos en el tiempo t i (BD i ); en otro momento t j el ejemplar del esquema será BD j. Si entre t i y t j se ha producido un cambio en algún valor de la base de datos (alta, baja o modificación) (BD i ) <> (BD j ). Tanto BD i como BDj deben ser ejemplares válidos de la bases de datos y cumplir con las restricciones de integridad. 12

13 Componentes Dinámicos de los Modelos de Datos La componente dinámica del modelo consta de un conjunto de operadores que se definen sobre la estructura del correspondiente modelo de datos, ya que no todas las estructuras admiten el mismo tipo de operaciones. La aplicación de un operador a un ejemplar de un sistema transforma éste en otro ejemplar: O[BD i ]= BD j. Aplicación de un Operador O. Componentes de un Operación: Localización: Localizar los ejemplares por un camino (navegacional) o una condición (especificación). Acción: Que se realiza sobre los ejemplares localizados. Puede ser una recuperación o un actualización (inserción, borrado, modificación) 13

14 Restricciones de integridad Fecha inicio < Fecha Final Todo curso lo Imparte un instructor Semánticas Restricciones Propias Restricciones Ajenas USUARIOS. If Fech_ini >= Fecha_fin then ERROR. If Cod_profe en CURSOS = NULL Then ERROR PROGRAMAS CHECK Fecha_ini < Fecha_fin CURSOS.Cod_profesor NOT NULL BASE DE DATOS Inherentes (Modelo Datos) Se desea que la BD refleje fielmente el universo de discurso a recoger en el sistema de información. La semántica y la integridad en una base de datos están asociados. La primera se refiere al significado de los datos y la segunda a la corrección de los mismos y su consistencia respecto del mundo real del cual proceden. Es importante tener integradas las restricciones junto con los datos. Por un lado está el aseguramiento de la integridad de los mismos, reduciendo drásticamente la carga de programación. Otra ventaja es la semántica, puesto que los datos están descritos totalmente en una misma parte. 14

15 Restricciones de integridad Las restricciones de integridad se pueden considerar, en cierto modo como reglas ECA (Evento, Condición, Acción), en las cuales: al ocurrir un evento (operación) (actualización, borrado o inserción), se comprueba la condición (debe cumplirse y generalmente es una proposición lógica) y dependiendo de su resultado, se pone en marcha una acción (rechazar la operación, informar al usuario, etc.); la acción que debe llevarse a cabo depende del resultado de evaluar la condición. Las restricciones generalmente tienen un nombre mediante el cual es posible identificarlas y también puede indicarse el momento en el que se desea que se evalúe la condición (antes o después de una operación, de forma inmediata o al final de una transacción, etc.). Fases de las Restricciones: Fase de definición: El diseñador describe la restricción respecto de sus componentes. El sistema comprueba que la definición de la restricción es correcta, además que el conjunto de restricciones es consistente en sí mismo. Finalmente debe ser incluida con los objetos del SGBD. Fase de Ejecución: Comprobar que la restricción hace lo que se definió. 15

16 Restricciones de integridad (clasificación) FIN DEL DOCUMENTO 16