Tema 1 Introducción, Conceptos y el DBMS. Evolución y Comparación con Archivo. Importancia y Justificación de su Uso. Definiciones y Uso en la Actualidad. Comparación entre Modelos de Bases de Datos. Definición de un DBMS. Componentes. Objetivos. Uniformidad e Independencia de Datos. Conceptos de Entorno DBMS. Evolución y Comparación: El ofrecimiento de sistemas de administradores de bases de datos se dio recién a mediados de la década del 60, el término base de datos fue acuñado por primera vez en 1963, en un simposio celebrado en California. La cantidad de datos de una base de datos, normalmente se mide en tera bytes en las grandes empresas o corporaciones, y en Mega Bytes y Giga Bytes en Empresas más pequeñas. Muchas de estas organizaciones dependen de la operación continua, ininterrumpida y eficaz de un Sistema de Base de Datos, pues son utilizados en los proceso de toma de decisiones inherentes a la administración de la misma. Inicialmente solo las grandes computadores eran capaces de albergar tanta información y a la vez procesarla, pero hoy día y gracias al avance de la tecnología informática hizo posible que cualquier PC sea capaz de utilizar un manejador de Base de Datos y con grandes volúmenes de información. De forma sencilla podemos indicar que una base de datos no es más que un conjunto de información relacionada que se encuentra agrupada o estructurada. El archivo por sí mismo, no constituye una base de datos, sino más bien la forma en que está organizada la información es la que da origen a la base de datos. Las bases de datos manuales, pueden ser difíciles de gestionar y modificar, por ejemplo, en una guía de teléfonos no es posible encontrar el número de teléfono de un individuo si no sabemos su apellido, aunque conozcamos su domicilio. Del mismo modo, en un archivo de pacientes en el que la información esté ordenada por el nombre de los mismos, será una tarea bastante engorrosa encontrar todos los pacientes que viven por una determinada calle o determinado barrio. Los problemas expuestos anteriormente se pueden resolver creando una base de datos informatizada. Desde el punto de vista informático, una base de datos es un sistema formado por un conjunto de datos almacenados en discos que permiten el acceso directo a ellos y un conjunto de programas que manipulan ese conjunto de datos. Desde el punto de vista más formal, podríamos definir una base de datos como un conjunto de datos estructurados, fiables y homogéneos, organizados independientemente en máquina, accesibles en tiempo real, compartibles por usuarios concurrentes que tienen necesidades de información diferente y no predecibles en el tiempo. No podemos comparar directamente Base de Datos con archivos, porque para ello es necesario tener mas de un(1) archivo, pero si esto es así entraríamos en los problemas de redundancia de datos, inconsistencia de datos, heterogeneidad de formatos de datos, no podemos compartir datos de las distintas aplicaciones, no manejamos la seguridad de todos los archivos y por último ante pequeñas modificaciones en la estructura de los datos requiere de muchas horas de programación para adecuar las mismas. Según Engles una Base de Datos es un conjunto de datos de operación almacenados y utilizados por los sistemas de aplicación de una empresa, y al mencionar Empresa, se lo hace en sentido genérico y amplio, pero lo importante es que necesita de DATOS DE OPERACION referente a su funcionamiento, Hoja N :1
por ejemplo un Banco requiere datos de sus Clientes, una Mutual de sus Afiliados, un Hospital de sus Pacientes, una Facultad de sus Alumnos y Profesores. La idea general es que estamos tratando con una colección de datos que cumplen las siguientes propiedades: Están estructurados independientemente de las aplicaciones y del soporte de almacenamiento que los contiene. Presentan la menor redundancia posible. Son compartidos por varios usuarios y/o aplicaciones. Importancia y Justificación de Uso: El desarrollo de los Sistemas de Base de Datos se ha incrementado en los últimos años, y esto es debido a las ventajas detalladas a continuación: 1. Globalización de la Información: considera la información como un recurso corporativo que carece de dueños específicos. 2. Eliminación de la información redundante: aquí los sistemas de aplicación son desarrollados a través de archivos convencionales, así que si dos sistemas de aplicación requieren la misma información es muy posible que esta se encuentre duplicada. 3. Eliminación de información inconsistente: aquí si existen dos o más archivos con la misma información, los cambios que se hagan en uno se tendrán que hacer en el otro. 4. Permiten compartir información: aquí los sistemas y usuarios pueden utilizar la misma Base de Datos, sin que esto signifique entorpecer al otro. 5. Permiten mantener la integridad de la información: ésta es una de las cualidades altamente deseable y tiene por objetivo que sólo se almacene la información correcta. 6. La independencia de datos: esta es la que más ha ayudado a la rápida proliferación del desarrollo de los Sistemas de Base de Datos, ya que se dicen que una aplicación es dependiente en los datos, si es imposible cambiar la estructura de almacenamiento o la estrategia de acceso, sin afectar los programas que lo trabajan. Definiciones: ENTIDAD: Es cualquier objeto distinguible, que pueda ser representado en una Base de Datos. Es todo aquello que tiene existencia, el universo esta compuesto de infinitas entidades, sabemos lo que es, pero no podemos definirlo, no es un individuo. Al hablar de entidad, hablo de las características de los componentes de la entidad, y estas características se denominan atributos de la misma. Estas entidades generalmente son vinculadas por asociaciones, y para una entidad pueden existir varias asociaciones. Una entidad tiene características que la definen y son inherentes a ella. De la entidad Alumnos de la FACENA, nos interesa, Nro.Lib., Apellido y Nomb., Domicilio, Fecha de Nacimiento, etc., a estas características se la denominan ATRIBUTOS de la Entidad. Depende de la función que se esta buscando desempeñar estos atributos pueden ser trascendentes o intrascendentes. Si tengo una entidad llamada Provincias limítrofes a Corrientes, esta no formaría parte de la Base de Datos, solo tengo los valores, por ejemplo 1-Misiones, 2-Chaco, 3-Entre Ríos, 4-Santa Fe, serían los lugares de donde provienen los alumnos de esta Facultad. Hoja N :2
INDIVIDUO O INSTANCIA: Son elementos que forman parte del conjunto entidad, o sea que cumplen con la característica que hacen a la definición de la entidad. Toda instancia o tupla (definición de otros autores) debe ser identificada por un valor de atributo o la unión de varios valores de atributos, perteneciendo todos estos a la entidad. ATRIBUTO: Son ciertas características, o variables, o particularidades, o aspectos de una entidad y deben ser relevantes. DOMINIO DE ATRIBUTO: Es el conjunto de posibles valores que puedan tener las instancias, para cada uno de los atributos (características).-.- VALOR DEL ATRIBUTO: Es el elemento perteneciente al dominio del atributo que se asigna a la instancia o individuo de la entidad. DATO: Es el valor en particular que tiene una determinada instancia, para un determinado atributo. También es el valor almacenado en la intersección de una fila(instancia o tupla) y una columna(atributo o característica), es el contenido de la celda.- Ejemplo: PATENTE COLOR AÑO FABRICACION MARCA CANTIDAD de PUERTAS GVS286 GRIS 2008 RENAULT 4 RXG313 Bordo 1995 FIAT 5 HEI626 Verde 2007 FORD 2 Entidad: Automóviles.- Instancia Nº1: GVS286, GRIS, 2008, RENAULT, 4.- Atributos: Patente, Color, Año Fabricación, Marca, Cantidad de Puertas.- Dominio del Atributo Marca: Renault, Fiat, Ford.- Valor del Atributo Color: Verde.- Dato de la Instancia Nº2 del atributo Color: Bordo.- COMPARACION ENTRE MODELOS de BASES DE DATOS: Hoy por hoy ya no tiene sentido comparar modelos de bases de datos, por el simple hecho de que el estandard es el modelo Relacional y el modelo Relacional-Extendido, es el mas fácil de usar, mas fácil de comprender, los datos se almacenan en tablas, basta un proceso de normalización para no tener inconvenientes al momento de almacenar y recuperar datos. La programación para las mismas es sencilla y rápida de ejecutar. Acepta fácilmente el lenguaje SQL. Los procesos de Agregado, Borrado o Modificado de instancias son fáciles y sencillos. Sin embargo en la de RED, su programación es complicada debido a los punteros hacia arriba y hacia abajo que hay que considerar, el proceso de recuperación es tedioso y largo, tiene una estructura de almacenamiento físico con algoritmos que complican su almacenamiento, los procesos de Inserción, Eliminación y Modificación son muy complicados, requiere de mucho almacenamiento en disco. Hoja N :3
Ahora el JERARQUICO, su programación también es complicada debido a los punteros hacia abajo que hay que considerar, el proceso de recuperación es tedioso y largo, tiene una estructura de almacenamiento físico con algoritmos de apuntadores que complican su almacenamiento, los procesos de Inserción, Eliminación y Modificación son muy complicados porque hay que considerar el segmento raíz, de no perderlo y también de mucho almacenamiento en disco, el loguin requiere de exclusividad de periféricos y mucho almacenamiento. Definición de un DBMS : Un DBMS es un sistema de mantenimiento de registros por medio de aplicaciones (programas) para tener acceso a ellos. Comúnmente, la base de datos contiene información interrelacionada y referente a una misma entidad o empresa. El objetivo primordial de una DBMS es crear un ambiente en el que sea posible almacenar y recuperar información en forma eficiente y conveniente. Los sistemas de base de datos se diseñan para manejar grandes cantidades de información, la manipulación de los datos involucra tanto la definición de estructuras para el almacenamiento de la información como la provisión de mecanismos para la manipulación de la información, además un sistema de base de datos debe de tener implementados mecanismos de seguridad que garanticen la integridad de la información, a pesar de caídas del sistema o intentos de accesos no autorizados. Un objetivo principal de un sistema de base de datos es proporcionar a los usuarios finales una visión abstracta de los datos, esto se logra escondiendo ciertos detalles de como se almacenan y mantienen los datos. Componentes de un DBMS: Datos: estos están almacenados en una o mas base de datos, es conveniente suponer siempre que hay una sola. Es exclusiva responsabilidad del DBA que esto ocurra. Hardware: es el lugar de residencia de la base de datos, son discos que con dispositivos asociados, permiten el acceso al mismo. Software: es un programa o aplicación que manipula datos o que hace de sistema administrador de base de datos (DBMS). Usuarios: Son aquellos que por medio del software, y utilizando el hardware, hacen uso de los datos, pero en diferentes niveles, siendo estos los siguientes: 1-Programador de Aplicaciones: es el encargado de escribir programas en lenguajes de manejadores de bases de datos, tiene por función recuperar, crear, suprimir y modificar información existente.- 2-Usuario Final: es aquel que accede únicamente a la información, en lenguajes de consultas(sql) proporcionado como parte del sistema o aplicativos.- 3-Administrador de Bases de Datos(DBA): es el que decide con respecto a las bases, en que dispositivo físico, cuando reorganizar, cuando realizar un backup, cuida Hoja N :4
la integridad de los datos, hace cumplir las normas de seguridad con respecto al acceso de la información.- Objetivos de un DBMS: Los objetivos principales de un sistema de base de datos es la de cumplir con el máximo de eficacia con los siguientes aspectos: 1)Evitar la redundancia: al no tener la misma información en diferentes archivos, a pesar de que a veces por estrategia comercial es conveniente, pero acarrea otros problemas en la parte de actualización.- 2)Evitar la inconsistencia: como consecuencia de lo anterior, la información de un articulo actualizado y el otro no, es una base de datos inconsistente, acarrea información incorrecta o contradictoria (Descripción, cantidad, precio). Salvo la existencia de PROPAGACION DE ACTUALIZACIONES.- 3)Datos Compartidos: la información de la base de datos, es utilizada por las distintas aplicaciones de la empresa, y al crear nuevas aplicaciones solo se agregan datos o se ocupa la que hay en la base, sin crear nuevos archivos.- 4)Normas para los datos: siempre es conveniente unificar formatos de datos almacenados, para el intercambio o migración de datos entre sistemas de Bases de Datos. 5)Seguridad de datos: con respecto al acceso, que sean por los canales definidos oportunamente, estableciendo con esto niveles, y así tener el control total de acceso a los datos. En los no centralizado es mas difícil todavía. La información de toda empresa es importante, aunque unos datos lo son más que otros, por tal motivo se debe considerar el control de acceso a los mismos, no todos los usuarios pueden visualizar alguna información, por tal motivo para que un sistema de base de datos sea confiable debe mantener un grado de seguridad que garantice la autentificación y protección de los datos. En un banco por ejemplo, el personal de seguridad sólo necesita ver si la persona que ingresa es cliente o no, no así si este tiene saldo acreedor o deudor, o si tiene caja de ahorro y cuenta corriente. 6)Conservar la Integridad: con esto se garantiza que los datos de la base de datos sean exactos. La inconsistencia entre dos entradas del mismo hecho. 7)Evitar el aislamiento de los datos: Puesto que los datos pueden estar repartidos en varias tablas o bases de datos, hay que proporcionar aplicativos que tengan acceso a todos y cada uno de ellos. Un sistema de base de datos debe contemplar un entorno de datos que le facilite al usuario el manejo de los mismos. Supóngase un banco, y que uno de los gerentes necesita averiguar los nombres de todos los clientes que viven dentro del código postal 3400 de la ciudad. El gerente pide al departamento de procesamiento de datos que genere la lista correspondiente. Puesto que esta situación no fue prevista en el diseño del sistema, no existe ninguna aplicación de consulta que permita este tipo de solicitud, esto ocasiona una deficiencia del sistema. Hoja N :5
8)Anomalías del acceso concurrente: Para mejorar el funcionamiento global del sistema y obtener un tiempo de respuesta más rápido, muchos sistemas permiten que múltiples usuarios actualicen los datos simultáneamente. En un entorno así la interacción de actualizaciones concurrentes puede dar por resultado datos inconsistentes. Para prevenir esta posibilidad debe mantenerse alguna forma de supervisión en el sistema. 9)Equilibrio de Requerimientos: el DBA deberá determinar, acordes a normas de la empresa, las técnicas de acceso, manteniendo uniformidad y equilibrio para cada uno de ellos. No debe modificar estructuras para facilitar el acceso. Uniformidad de Datos: La definición de campos en toda Base de Datos debe ser única para todos los posibles valores del atributo. No se puede asignar el campo Saldo de un cliente de Banco, para cierta situación 7 enteros y 2 decimales, y para otra 11 enteros y 3 decimales. El DBA debe tener la libertad de modificar estructuras y accesos, sin que esto signifique cambios en la aplicación. La provisión de independencia de datos, es uno de los objetivos esenciales de un sistema de bases de datos. Independencia de Datos: Es la inmunidad de las aplicaciones a los cambios de la estructura de almacenamiento y la estrategia de acceso. La existencia de independencia de datos es lo que hace que una base de datos crezca sin afectar a las aplicaciones.- Conceptos de un Entorno DBMS: Campo almacenado: es la unidad de datos mas pequeña en una Base de Datos. Registro almacenado: es un conjunto de campos de iguales o de diferentes tipos, asociados de una Base de Datos. Ocurrencia o Instancia: es la unidad de acceso a la Base de Datos, o la unidad que el DBMS puede recuperar o almacenar en una Base de Datos. Archivo almacenado: es el conjunto de ocurrencia de una Base de Datos o colección de instancias almacenadas siguiendo una estructura homogénea. Hoja N :6