01 introducion bd

Actualización de transparencias de ClaudiaJiménez/ Marcela Varas

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Sistemas de Bases deDatos

II - Semestre 2006

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Sistemas de Bases de Datos

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Componentes de los SBD La base de datos (BD) El Sistema de Gestión de Bases de Datos

(SGBD, DBMS) Programas de aplicación Un conjunto de usuarios Máquinas Programas utilitarios (generadores de

informes, de interfaces, herramientas dedesarrollo, de administración, etc.)

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Enfoque de Base de Datos Una colección grande de datos coherente y

relacionados Datos son hechos registrables y con significado

implícito. Una base de datos representa algún aspecto del

mundo real Datos con una redundancia controlada Datos compartidos por usuarios y aplicaciones Soporte de vistas de los datos Datos cuyo almacenamiento es independiente y

cuya descripción (metadato) se almacena junto alos datos.

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Ejemplos de Bases de Datos1.-BDR Empleados y Supervisores: Relación EMPLEADO

2.-BDR Piezas: Relaciones Piezas y Uso

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Ejemplos de Bases de Datos

3.-BDR Barcos: Relaciones Barco, Puerto, Carga, Misión

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Bases de Datos Integrada: se entiende que una base de

datos puede considerarse como unaunificación de varios archivos de datosindependientes

Compartida: Se entiende que partesindividuales de la Base de Datos puedencompartirse entre varios usuarios distintos,en el sentido que cada uno de ellos puedetener acceso a la misma parte de la Base deDatos y utilizarla con propósitos diferentes

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Bases de Datos Vistas: Diferentes usuarios pueden tener

una perspectiva o vista diferente de losdatos. Una vista es un subconjunto de losdatos o datos virtuales derivados de losalmacenados en la base de datos

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Bases de Datos Redundancia controlada: no existan

duplicidades perjudiciales ni innecesarias.Las redundancias físicas, convenientesmuchas veces a fin de responder a objetivosde eficiencia, sean tratadas por el mismosistema, de modo que no puedan producirseincoherencias. Esto significa que en lasbases de datos NO está permitida laredundancia lógica, pero si se admite ciertaredundancia física por motivos de eficiencia.

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Bases de Datos

Metadata: En las bases de datos, ladescripción, y en algunos casos, tambiénuna definición y documentación completasobre los datos, se almacenan junto conéstos, de modo que éstos estándocumentados, y cualquier cambio que seproduzca debe quedar recogido en elsistema.

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Bases de Datos

Independencia: La característica quepermite a independencia entre los datos ylos programas es la abstracción de datos.Esta abstracción de los datos de una basede datos está asociada con el modelo dedatos que permite definir un SGBD.

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Archivos versus DB Las aplicaciones deben localizar grandes

conjuntos de datos entre memoriasecundaria y principal

Datos requieren código especial paradiferentes consultas

Se deben proteger los datos para mantenerconsistencia y manejo de concurrencia

Recuperación ante falla Manejo de seguridad de control de acceso

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Ventajas de las BD

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Ventajas de las BD Independencia de los datos respecto a los

tratamientos y viceversa: un cambio en lostratamientos no imponga un nuevo diseño lógicoy/o físico de la base de datos. Por otro lado,cambios en la incorporación, desaparición dedatos, cambios en la estructura física o caminos deacceso no deben obligar a alterar los programas.Así se evita la reprogramación de las aplicaciones.Es el punto de partida para la adaptación de lossistemas de información a la evolución de lasorganizaciones.

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Ventajas de las BD

Coherencia de los resultados: debido a quela información de la base de datos se recogey se almacena una sola vez, en todos lostratamientos se utilizan los mismos datos,por lo que los resultados de estos soncoherentes y comparables. Así, se eliminanlas divergencias en los resultados.

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Ventajas de las BD

Mejor disponibilidad de los datos para elconjunto de los usuarios: en una base dedatos ningún usuario es propietario de losdatos, pues éstos se comparten entre lasaplicaciones, existiendo una mayordisponibilidad y transparencia.

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Ventajas de las BD Mayor valor informativo: esto se refiere al concepto

de sinergia, en donde el valor informativo delconjunto de datos es superior a la suma del valorinformativo de los elementos individuales.

Mejor y más normalizada documentación: lamayoría de los SGBD proporcionan herramientaspara reflejar el contenido semántico de los datos,es decir, incluyen una descripción de los datosdentro del sistema (metadata).

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Ventajas de las BD Mayor eficiencia en la captura, validación e ingreso

de datos al sistema: al no existir redundancias, losdatos se capturan y validan una sola vezaumentando el rendimiento del proceso previo alalmacenamiento

Reducción del espacio de almacenamiento: por unlado, la disminución de redundancias y las técnicasde compactación hacen que disminuya el espacioen disco. Sin embargo, los diccionarios,referencias, punteros, listas invertidas tambiénocupan espacio.

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Desventajas de las BD

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Desventajas de las BD Instalación costosa: equipos: nuevas instalaciones

o ampliaciones, sistemas operativos, compiladores,SGBD comerciales, computadores más poderosos,etc.

Personal especializado: es clave la administraciónde la base de datos (DBA) y los diseñadores yprogramadores se requiere de conocimientosespecíficos.

Desfase entre teoría y práctica: muchos ejecutivosasumen que ciertas funcionalidades de un sistemade base de datos son ya un hecho (informes degestión, OLAP) cuando en realidad un SBD esOLTP.

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Desventajas de las BD

Implantación larga y costosa: Sucedemuchas veces por la calidad de los datosque manejan las organizaciones.

Ausencia de estándares: A pesar delestándar SQL2, aún quedan aspectosciertos tipos de bases de datos noestandarizados (en la Web, OO, etc.)

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Archivos versus SGBD Las aplicaciones deben localizar grandes

conjuntos de datos entre memoriasecundaria y principal

Datos requieren código especial paradiferentes consultas

Se deben proteger los datos para mantenerconsistencia y manejo de concurrencia

Recuperación ante falla Manejo de seguridad de control de acceso

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Funciones del SGBD

Permite especificar la BD, su estructura y lasrelaciones que existen entre los datos, lasreglas de integridad semántica, las vistaslógicas de los usuarios, los controles aefectuar antes de autorizar el acceso a labase, características de tipo físico.

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Funciones del SGBD

Permite a los usuarios de la base (todos)buscar, eliminar o modificar los datos de labase, de acuerdo a las especificaciones ynormas de seguridad dadas por eladministrador.

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Funciones del SGBD

Reúne todas las interfaces que necesitan losdiferentes tipos de usuarios para comunicarse conla base y proporciona un conjunto deprocedimientos para el administrador.

Algunas de estas funciones de servicio son: cambiar capacidades de los archivos obtener estadísticas de utilización respaldos carga y descarga de la base seguridad, etc.

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Lenguajes de los SGBD

Las distintas funciones que cumple un SGBD, hacenecesario contar con diferentes lenguajes yprocedimientos que permitan la comunicación conla base de datos.

Por tipo de función, tendremos lenguajes dedefinición (LDD o DDL)y lenguajes de manipulación(LMD o DML).

Por tipo de usuarios tendremos lenguajes parainformáticos y lenguajes para no informáticos ousuarios finales.

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Lenguajes de los SGBD: SQL SQL (Structured Query Language) es DDL y DML. Presente en los SGBD Relacionales No necesariamente es un lenguaje para usuarios

finales Lenguaje autocontenido (puede por sí solo actuar

con la BD) Lenguaje no procedural (no especifica cómo actuar

con la BD en detalle) Lenguaje que puede actuar como huésped de un

lenguaje anfitrión (por ejemplo PL/SQL de Oraclees el anfitrión y SQL actúa como huésped)

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Arquitectura de BD

Uno de los principales objetivos de lasbases de datos es conseguir laindependencia entre las estructuras lógica yfísica de los datos, que tiene comoconsecuencia la independencia entre datosy aplicaciones. Así, los cambios en laestructura de los datos tengan unarepercusión mínima en los programas deaplicación y viceversa.

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Arquitectura de BD Este concepto de independencia implica la separación entre el

almacenamiento y la organización lógica de los datos, con lo quese consigue: Los datos se presentarán de formas distintas, según las

necesidades de los usuarios. El almacenamiento de los datos, su estructura lógica y los

programas de aplicación serán independientes unos de otros. En los SI/TI (Sistemas Informáticos) existen 2 estructuras: la

lógica (vista del usuario) y la física (forma en que se encuentranlos datos en el almacenamiento).

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Arquitectura de BD En las bases de datos aparece un nuevo

nivel de abstracción llamado nivelconceptual, estructura lógica global oesquema. Esta estructura intermedia es unarepresentación global de los datosindependiente de equipos y los usuarios(visión de la empresa).

Los otros dos niveles corresponden al nivelde máquina o interno y al nivel de usuario oexterno.

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Arquitectura de BD

Nivel Interno

Vista del Almacenamiento

Nivel Conceptual

Vista Comunitaria de

los Usuarios

Nivel Externo

Vista Individuales de

los Usuarios

Figura 1.5. - Arquitectura de tres niveles de una Base de Datos

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Arquitectura de BD: NivelExterno Se ocupa de las vistas individuales de los usuarios.

Los usuarios pueden ser programadores deaplicaciones o usuarios finales.

Habrá tantos esquemas externos como exijan lasdiferentes aplicaciones y un mismo esquemaexterno puede ser utilizado por varias aplicaciones

En el deberán encontrarse reflejados solo aquellosdatos e interrelaciones que necesite un usuario enparticular. También deben especificarse lasrestricciones de uso, como por ejemplo, derecho aborrar o insertar determinados datos.

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Arquitectura de BD: NivelConceptual Tiene por objetivo describir en términos

abstractos pero con absoluta fidelidad unacierta realidad de una organización y suproceso de gestión.

Por ser la visión general de los datos,deberá incluir la descripción de todos losdatos e interrelaciones entre éstos,restricciones de integridad y confidencialidad.

Este nivel es lo que le corresponde aldiseñador de BD

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Arquitectura de BD: NivelInterno

Este esquema es dependiente del SGBD Estrategia de almacenamiento Camino de acceso Técnicas de compresión de datos Técnicas de criptografía Técnicas de Tuning y optimización Dispositivos de memoria: tamaño de la página,

nro. de páginas asignadas a cada área dealmacenamiento, tamaño de los buffers de E/S

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Arquitectura de BD y SGBD

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Arquitectura Cliente/Servidor

Otra forma de ver los sistemas de bases dedatos: una parte, llamada servidor y la otra,formada por un conjunto de clientes.

El servidor es el SGBD. Los clientes son lasdiversas aplicaciones que se ejecutan sobreel SGBD (aplicaciones escritas por elusuario o aplicaciones proporcionadas por elfabricante)

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Aplicaciones

SGBD

Usuarios Finales

Clientes

Servidor

Base de datos

Arquitectura Cliente/Servidor

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Arquitectura Cliente/Servidor

Un SBD puede operar en dos máquinasdiferentes. Existe la factibilidad delprocesamiento distribuido: distintasmáquinas conectadas a través de una red,de manera que el procesamiento puedadividirse entre ellas.

Una organización típica para SBD es que elservidor y el cliente se ejecutan enmáquinas distintas

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Aplicaciones

SGBD

Máquina cliente

Acceso remoto transparente

Máquina servidor

Clientes y servidorOperando enmáquinas diferentes

Arquitectura cliente/servidor

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Ventajas de C/S Procesamiento del servidor y del cliente se hacen

en paralelo->Mejoras en tiempos de respuesta Máquina servidora adecuada y adaptada a la

función del SGBD->Mejor desempeño Máquina cliente adaptada a las necesidades del

usuario final->mejores interfaces, mejor facilidad deuso

Varias máquinas clientes son capaces de accedera la máquina servidor->compartición de una solaBD entre varios clientes. Esta es una forma típicade operar en una empresa.

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Arquitectura cliente/servidor Otra forma común es donde cada máquina opera

como cliente y servidor al mismo tiempo. Ejemplosucursales.

Esta forma de operar es también típica: datosalmacenados en varias máquinas y las aplicacionesrequieren acceder a los datos de más de unamáquina Máquina cliente accede a varios servidores, pero uno a la

vez.

Máquina cliente accede a varios servidores en formasimultánea. Esto último se llama sistema de bases dedatos distribuida.

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Casificación de SGBD Basada en modelo de datos:

Relacional Orientada al objeto Objeto-relacional Jerárquicos Red

Basada en el número de usuarios: Monousuario Multiusuario

Basada en el número de sitios: Centralizado Distribuido