Capítulo 1: Introducción a los Sistemas de Gestión de Bases de Datos (SGBD)

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1 Capítulo 1: Introducción a los Sistemas de Gestión de Bases de Datos (SGBD) Fernando Cano Espinosa Universidad de Oviedo. Departamento de Informática fcano@uniovi.es Produced with L A T E X seminar style & PSTricks 1

2 CONTENIDO 1. Definición y Objetivos de un SGBD 2. Visión de los datos 3. Modelos de datos 4. Lenguajes de definición y de manipulación de datos 5. Funcionalidades de un SGBD 6. Usuarios de bases de datos CONTENIDO 2

3 DEFINICIÓN Y OBJETIVOS DE LOS SGBD Definición de los SGBD 1. Una BD es una colección de datos interrelacionados sobre un determinado sistema (ventas, un almacen, una biblioteca, una línea aérea, una contabilidad, etc.) 2. Un SGBD es una colección de programas y estructuras de datos que nos permiten la manipulación o gestión de una BD. 3. Un SGBD nos debe proporcionar un entorno que nos permita hacer todo lo que necesitamos con nuestros datos y además de forma eficiente (rápida y cómoda). 4. Hoy tenemos bases de datos hasta en la sopa.com DEFINICIÓN Y OBJETIVOS DE LOS SGBD 3

4 DEFINICIÓN Y OBJETIVOS DE LOS SGBD Definición de los SGBD 1. Una BD es una colección de datos interrelacionados sobre un determinado sistema (ventas, un almacen, una biblioteca, una línea aérea, una contabilidad, etc.) 2. Un SGBD es una colección de programas y estructuras de datos que nos permiten la manipulación o gestión de una BD. 3. Un SGBD nos debe proporcionar un entorno que nos permita hacer todo lo que necesitamos con nuestros datos y además de forma eficiente (rápida y cómoda). 4. Hoy tenemos bases de datos hasta en la sopa.com DEFINICIÓN Y OBJETIVOS DE LOS SGBD 4

5 Objetivos de los SGBD Al principio los sistemas de manipulación de datos se basaban en sistemas de ficheros (binarios o de texto). Por ejemplo un fichero para los clientes, otro para los productos, otro para los pedidos, etc. Estos sistemas presentan serios inconvenientes: La duplicación de la información en ficheros diferentes (ej. la información de un empleado aparece en el fichero que manejan los de nominas y en el de los de recursos humanos) que genera Redundancia y posibles inconsistencias Los programas que utilizan los ficheros se encuentran con diferentes formatos y se necesita generar nuevo código ante modificaciones en la forma de almacenamiento DEFINICIÓN Y OBJETIVOS DE LOS SGBD 5

6 Aparecen problemas en accesos concurretes a los ficheros que normalmente se delegan al sistema operativos y a cada uno de los programas. Las restricciones de los datos (edad 18 años) se deben codificar en todos los programas y añadir o modificar las restricciones supone recodificaciones. Ante el problema de accesos de distintos usuarios, los programas deben implementar sistemas para mantener la seguridad y confidencialidad de los datos. Otro problema es la atomicidad. Se deben establecer mecanismos para que ciertos procedimientos se ejecuten de forma completa o no se realice ninguna de sus acciones. Por ejemplo la transferencia de dinero de una cuenta a otra. Para ello hay que tener en cuenta que se pueden producir fallos de muy diversa naturaleza. DEFINICIÓN Y OBJETIVOS DE LOS SGBD 6

7 Los sistemas de bases de datos ofrecen soluciones para todos los problemas anteriores. DEFINICIÓN Y OBJETIVOS DE LOS SGBD 7

8 Niveles de Abstracción VISIÓN DE LOS DATOS El nivel físico describe cómo se almacenan realmente los datos (ej. el nombre del cliente es un varchar de 15, la edad un smallint, etc.). El nivel lógico describe qué se almacena en la base de datos (para un cliente almaceno el nombre, la edad, su cuenta corriente, etc.) y las relaciones existenes entre ellos (clientes y pedidos que realizan). El nivel de vistas describe qué se ve se desde las diferentes visiones que tenemos de la base de datos.se puede ocultar información (ej el sueldo) por motivos de confidencialidad, de eficiencia, etc. VISIÓN DE LOS DATOS 8

9 Niveles de Abstracción Lo ideal es intentar mantener una independencia entre los distintos niveles. Es decir que los cambios en un nivel no afecten a los otros (lógicamente muchas veces es imposible). Pero se puede conseguir que modificaciones en un nivel bajo (ej: la forma de almacenar el nombre de un cliente o su edad) no afecte a niveles superiores. Las aplicaciones que se desarrollan sobre BD dependen fundamentalmente del nivel lógico (de qué es lo que se almacena). VISIÓN DE LOS DATOS 9

10 Instancias y Esquemas Los esquemas definen la estructura de los datos que se van a guardar (similar a la definición de una clase en lenguajes de programación). Por ejemplo, en un esquema se define la estrutura de la tabla de clientes. Las instancias son el conjunto de datos que tengo almacenados en un momento dado. Por ejemplo, el contenido de la tabla de clientes VISIÓN DE LOS DATOS 10

11 MODELOS DE DATOS Definición: Colección de herramientas conceptuales para describir los datos con lo que vamos a trabajar. Podremos representar (en algunos casos de forma gráfica): los propios datos las relaciones entre ellos la semántica de los datos las restricciones de consistencia de los datos Dependiendo del nivel de abstracción en el que trabajemos utilizaremos unos otros modelos. Las instancias son el conjunto de datos que tengo almacenados en un momento dado. Por ejemplo, el contenido de la tabla de clientes MODELOS DE DATOS 11

12 Algunos Modelos de Datos Modelo entidad-relación Modelo relacional Otros modelos: Modelo orientado a objetos Modelos semiestructurados (XML) Modelo de red Modelos jerárquico MODELOS DE DATOS 12

13 Modelo Entidad-Relación Se trata de modelar un problema del mundo real de forma gráfica (Diagrama Entidad-Relación) dentro de un nivel lógico de datos. Se identifican las entidades (producto, cliente, pedido, etc.) con los atributos que las definen (nombre, edad, precio, etc.). Se establecen las relaciones entre las entidades. Una vez realizado el Diagrama se puede traducir de forma casi automática a código ejecutable en un SGDB Relacional. MODELOS DE DATOS 13

14 Ejemplo de Pedidos Cliente: Vanesa Brosa Empleado: Bibi Ciosa Fecha: 02/02/2005 Pedido: 1369 Producto Cantidad Precio Total Patatas Peras Kiwis Total Pedido 126 MODELOS DE DATOS 14

15 Ejemplo de Pedidos Se pretende crear una una base de datos que refleje la información que necesita empresita para organizar sus pedidos. El sistema debe contemplar los siguientes datos y restricciones: De los productos se quiere registrar un identificador, su descripción, su precio y sus existencias. Para los clientes se quiere registrar un identificador, el nombre, la calle y la ciudad. Para los empleados se quiere registrar un identificador, el nombre, la calle y la ciudad. De los pedidos se almacenará el cliente que lo solicita, el empleado que le atiende, la fecha y la cantidad de cada producto que incluye. MODELOS DE DATOS 15

16 Modelo ER de Pedidos id_empleado calle EMPLEADO nombre ciudad (1, 1) ATIENDE 1:N precio descripcion id_producto N:M cantidad (0, n) id_pedido PRODUCTO (0, n) DETALLES_PEDIDO (0, m) PEDIDO fecha existencias (0, n) SOLICITA 1:N (1, 1) nombre id_cliente calle CLIENTE ciudad MODELOS DE DATOS 16

17 Modelo Relacional Vamos a trabajar con tablas (relaciones) compuestas por una serie de columnas (atributos). Repartiremos los datos de nuestro problema real en diferentes tablas. Repitiendo columnas en diferentes tablas podremos relacionar toda la información. Nos movemos en un nivel de abstracción lógico y casi físico. Contaremos con toda una teoría matemática que nos permitirá establecer restricciones entre los datos y analizar la bondad del diseño (esquema) de nuestrs BD. Este modelo tiene una traducción casi directa a código ejecutable en un SGBDR (normalmente SQL) MODELOS DE DATOS 17

18 Ejemplo Modelo Relacional P edidos IdPedido Fecha IdCliente IdEmpleado /01/ /01/ /01/ Clientes IdCliente Nombre 1 Pepe 2 Paco 3 María Empleados IdEmpleado Nombre 10 Luis 11 Ana 12 Pedro MODELOS DE DATOS 18

19 Ejemplo Modelo Relacional P roductos IdProducto Nombre Precio Existencias 200 Patatitas Gusanitos Scrotitos DetallesP edido IdPedido IdProducto Cantidad MODELOS DE DATOS 19

20 LENGUAJES DE DEFINICIÓN Y MANIPULACIÓN DE DATOS Lenguajes de Definición de datos Permiten especificar el esquema de la base de datos. create table productos ( ID_producto smallint not null primary key, descripcion varchar (15) not null, precio decimal (6,2), existencias int); El compilador de LDD genera un diccionario de datos que contiene metadatos (es decir, datos acerca de los datos) También suelen incluir órdenes para definir la estructura de almacenamiento y los métodos de acceso utilizados por el SGBD. LENGUAJES DE DEFINICIÓN Y MANIPULACIÓN DE DATOS 20

21 FUNCIONALIDADES DE UN SGBD Los SGBDs son como pequeños sistemas operativos orientados a la gestión de datos. Dentro de sus componentes funcionales podemos resaltar los siguientes gestores. Gestor de almacenamiento (gestión de la memoria intermedia). Gestor de usuarios Gestor de integridad Gestor de transacciones Gestor de concurrencia Gestor de recuperaciones Muchos de estos gestores están interrelacionados FUNCIONALIDADES DE UN SGBD 21

22 USUARIOS DE SGBD Los usuarios se diferencian por la forma en que interactúan con el SGBD. Administrador de la base de datos: Es el responsable global del SGBD y de cada base de datos. Programadores de bases de datos: generan código (SQL) propio del SGBD, pueden realizar labores de definición y de manejo de datos. Interactúan con intérpretes del SGBD generalmente de SQL. Programadores de aplicaciones: generan aplicaciones en un determinado lenguaje e interactúan con el SGBD por medio de llamadas LMD. Usuarios finales: invocan alguno de los programas de aplicación previamente programados. USUARIOS DE SGBD 22

23 El Adminstrador del SGBD Coordina todas las actividades del SGBD. Entre las funciones del ABD se incluyen: Definición del esquema Estructura de almacenamiento y definición del método de acceso Modificación del esquema y de la organización física Concesión de autorización para el acceso a los datos Especificación de las restricciones de consistencia Actuar como enlace con los usuarios Supervisión del rendimiento y respuesta a cambios de los requisitos USUARIOS DE SGBD 23

24 USUARIOS DE SGBD 24