Bases de datos clase 2 conceptos b sicos
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BASES DE DATOS Clase 2 Conceptos B á sicos PowerPoint PPT Presentation


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BASES DE DATOS Clase 2 Conceptos B á sicos. Gloria Lucía Giraldo Gómez Universidad Nacional de Colombia [email protected] Bloque anexo al M8 Oficina 313. Un poco de historia …. Sistemas de archivos:

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BASES DE DATOS Clase 2 Conceptos B á sicos

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Bases de datos clase 2 conceptos b sicos

BASES DE DATOSClase 2Conceptos Básicos

Gloria Lucía Giraldo Gómez

Universidad Nacional de Colombia

[email protected]

Bloque anexo al M8

Oficina 313

Universidad Nacional de Colombia


Un poco de historia

Un poco de historia …

Sistemas de archivos:

  • Surgieron a raíz de la necesidad de almacenamiento de la información para su correspondiente reutilización (persistencia)

    Desventajas:

  • Redundancia de los datos

  • Los archivos están separados unos de otros

    (no se pueden “combinar” fácilmente)

  • Alto costo para la propagación de cambios

  • Inconsistencia debido a actualizaciones simultáneas

Universidad Nacional de Colombia


Un poco de historia1

Un poco de historia …

Archivo

de

Clientes

Procesamiento

de

Clientes

Usuario del

Archivo de Clientes

Archivo

de

Préstamos

Procesamiento

de

Préstamos

Usuario del

Archivo de Préstamos

Por cada préstamo se guarda la información

del cliente correspondiente: Redundancia

Universidad Nacional de Colombia


Bases de datos clase 2 conceptos b sicos

Un poco de historia …

¿Por qué surgieron los sistemas de Bases de Datos?

  • Necesidad de solucionar las debilidades de los sistemas de archivos

  • Capacidades:

    • Manejo de persistencia

    • Soporte por lo menos de un modelo de datos

    • Soporte de un lenguaje de alto nivel que permita manipular y definir la estructura de la información

    • Control de acceso

    • Evitar inconsistencias al compartir la información

Universidad Nacional de Colombia


Antes

… Antes

Dpto. Contabilidad

Dpto. Personal

Dpto. Ventas

Cuentas

Clientes

Ventas

Empleados

Inventario

… Ahora

Personal

Empleados

Clientes

Ventas

Inventario

Cuentas

BASE DE DATOS

SGBD

Ventas

Contabilidad

Universidad Nacional de Colombia


Definici n

Definición

  • Una base de datos es un conjunto estructurado de datos coherentes

Colección disponible de información

Universidad Nacional de Colombia


Definici n1

Definición

  • Una base de datos es un conjunto estructurado de datos coherentes

Colección organizada en subconjuntos, en función de ligas y de relaciones entre las diferentes informaciones (estructura lógica)

Universidad Nacional de Colombia


Definici n2

Definición

  • Una base de datos es un conjunto estructurado de datos coherentes

No hay contradicción entre los datos ligados, no hay pérdida de información, aun sabiendo que hay una utilización compartida de los datos entre varios usuarios

Universidad Nacional de Colombia


Definici n3

Definición

  • Un Sistema de Gestión de Bases de Datos (SGBD) es un software que permite manipular las bases de datos

  • Construir

  • Utilizar

  • Mantener

  • Reorganizar

Universidad Nacional de Colombia


Sistema de gesti n de bases de datos

Sistema de Gestión de Bases de Datos

  • Propiedades fundamentales

    • Independencia de los datos (OJO es muy importante)

    • Acceso eficiente a los datos

    • Integridad y seguridad de los datos

    • Administración de los datos

    • Acceso concurrente y recuperación en caso de « crash »

  • Los SGBD deben cumplir con las propiedades ACID para las transacciones:

    Atomicity (Atomicidad: las transacciones son atómicas)

    Consistency (Consistencia: una transacción transforma un estado consistente de la BD en otro)

    Isolation (Aislamiento: las transacciones están aisladas entre si)

    Durability (Durabilidad: después que una transacción ha sido confirmada ella persiste)

  • Universidad Nacional de Colombia


    Algunas definiciones

    Algunas definiciones

    • Esquema de una Base de Datos: Cuando una base de Datos es diseñada interesa definir una estructura para ésta.

      Esta estructura permanece “estática” durante un gran período de tiempo, aunque puede sufrir modificaciones ocasionales

    • Instancia: Es la información que en un determinado instante del tiempo posee la base de datos y que cambia permanentemente (excepto en algunos tipos de bases de BD particulares)

    Universidad Nacional de Colombia


    Algunas definiciones1

    Algunas definiciones

    • Usuario final: El que interactúa con la base de datos, por lo general a través de aplicaciones e interfaces

    • Usuario especialista: El que diseña y programa aplicaciones para usuarios finales.

    • DBA (Database Administrator): El que administra la base de datos. ¿Qué hace?

    Universidad Nacional de Colombia


    Bases de datos clase 2 conceptos b sicos

    Funciones y componentes principales de un SGBD

    DDL: lenguaje de definición de datos

    DML: lenguaje de manipulación de datos

    Fuente: “Introducción a los sistemas de bases de datos” C.J. Date

    Universidad Nacional de Colombia


    Componentes funcionales de un sgbd

    Componentes funcionales de un SGBD

    • Metadatos o Diccionario de Datos (D.D): Contiene el esquema de la B.D, los usuarios, los permisos de acceso, etc. Son datos sobre los datos. Almacena la información que permite la traducción entre los 3 niveles de la Arquitectura ANSI/SPARC*

    • Optimizador de consultas: Define el plan de ejecución de operaciones solicitadas por los usuarios, de tal manera que se lleven a cabo de la manera más eficiente posible

    • Manejador de transacciones: Controla el acceso y la concurrencia de operaciones

      *Se verá mas adelante en el curso

    Universidad Nacional de Colombia


    Componentes funcionales de un sgbd1

    Componentes funcionales de un SGBD

    • Manejador de almacenamiento tiene dos componentes:

      -Manejador de archivos  recupera desde disco los bloques que contienen la información solicitada por una transacción.

      -Manejador de buffer  mantiene en memoria principal la información más usada y decide cuando llevar a disco alguno de sus bloques.

    Universidad Nacional de Colombia


    Sgbd funciones

    SGBD - Funciones

    • Soporta DML: Lenguaje para actualización, almacenamiento y recuperación de datos

    • Ofrece optimización en la búsqueda de la información

    • Soporta DDL : Lenguaje para definir los datos

    • Metadatos (DD): Catálogo autodescriptivo, información sobre los objetos existentes en el sistema  Datos sobre los datos

    Universidad Nacional de Colombia


    Ventajas de un sgbd

    Ventajas de un SGBD

    • Reutilización de datos y programas

    • Control de redundancia

    • Estandarización ¿En qué sentido?

    • Consistencia (No hay redundancia)

    • Es posible equilibrar las cargas de los requerimientos (establecer prioridades)

    Universidad Nacional de Colombia


    Ventajas de un sgbd1

    Ventajas de un SGBD

    • Integridad (Se cumplen las reglas establecidas  ¿Por quién?)

    • Seguridad

    • Rapidez de desarrollo

    • Mantenimiento y reingeniería: cambios en la estructura de datos sin cambiar los programas que los usan (hasta cierto punto)

    Universidad Nacional de Colombia


    Desventajas de un sgbd

    Desventajas de un SGBD

    • Tamaño

    • Susceptibilidad a fallas (Discutible)

    • Complejidad en la recuperación a fallas (Discutible)

    • Puede llegar a trabajar en forma “lenta” debido a la cantidad de verificaciones que debe hacer

    Universidad Nacional de Colombia


    Niveles de abstracci n ansi sparc

    Niveles de abstracción (ANSI/SPARC)

    Vista usuario n

    n esquemas externos

    Vista usuario 2

    Nivel externo confidencialidad

    Vista usuario 1

    Nivelconceptual integridad-coherencia

    Esquema lógico, resultado de un proceso de modelamiento

    Nivel interno gestión de acceso

    Esquema físico

    Universidad Nacional de Colombia


    Nivel de visi n

    Nivel de Visión

    • Externo

    • El más cercano a los usuarios finales

    • Percepción de la base de datos por parte de los usuarios finales

    • Tantas visiones como tipos de usuarios

    • Cada visión de usuario final se puede caracterizar como un subesquema

    Universidad Nacional de Colombia


    Nivel de visi n1

    Nivel de Visión

    Cada visión puede proporcionar diferentes representaciones de los mismos datos

    Visión Vendedor Fechas con formato:

    (dd-mm-yy)

    Visión Contador

    Fechas con formato:

    (yyyy-dd-mm)

    BD

    Universidad Nacional de Colombia


    Nivel de visi n2

    Nivel de Visión

    Algunas visiones de usuario pueden incluir:

    • Datos Agrupados: Totales por Dpto.

    • Datos Derivados:

      Sueldo total = básico + comisión

    • Datos Calculados:

      Edad de una persona (inferida a partir de su fecha de Nacimiento)

    Universidad Nacional de Colombia


    Nivel de visi n3

    Nivel de Visión

    • Los conceptos de dato derivado y calculado podrían usarse indistintamente para significar, en general, que un dato se genera a partir de otro(s)

    • Pueden haber a su vez datos agregados derivados, datos agregados calculados etc.

    Universidad Nacional de Colombia


    Nivel conceptual

    Nivel Conceptual

    • Mediador entre los otros 2 niveles

    • Interesante para el usuario especialista

    • Se ocupa de los datos almacenados en la base de datos física y las relaciones entre ellos

    • Descripción semántica de los datos que conforman la base de datos

    • Soporta a cada visión de usuario externa

    Universidad Nacional de Colombia


    Nivel conceptual1

    Nivel Conceptual

    • Es una visión completa de todos los requerimientos y elementos de interés para la organización

    • Debe incluir restricciones sobre los datos

    • La descripción del nivel conceptual no debe tener detalles dependientes del almacenamiento*

    • Tiene asociado un lenguaje de alto nivel

      * Sin embargo en algunos SGBD esto no se logra expresar de esta manera…

    Universidad Nacional de Colombia


    Nivel f sico

    Nivel Físico

    • Interno

    • Más cercano a la máquina

    • Interesa al Administrador y al usuario Especialista

    • Esquema físico: Descripción y tipos de datos: tamaño y precisión, tipos de índices y de estructuras de almacenamiento concretas que se manejan, de acuerdo con un SGBD particular

    Universidad Nacional de Colombia


    Nivel f sico1

    Nivel Físico

    • Describe cómo los datos son almacenados en términos de estructuras de datos particulares

    • Se encarga de:

      - Reservar espacio para datos e índices

      - Compresión de datos

      - Técnicas de encriptamiento de datos

    Universidad Nacional de Colombia


    Independencia de los datos

    Independencia de los datos

    • Es uno de los objetivos de la arquitectura ANSI/SPARC

    • Permite modificar la definición de un nivel sin afectar (en lo posible) el nivel inmediatamente superior

    • Sin independencia de datos se requeriría mucho esfuerzo para cambiar las aplicaciones de tal forma que se adaptasen a la nueva estructura de la base de datos.

    • Hay dos tipos: física y lógica

    Universidad Nacional de Colombia


    Independencia de los datos1

    Independencia de los datos

    • Física: inmunidad que tienen los usuarios y las aplicaciones ante los cambios en la forma de almacenar físicamente los datos.

    • Conceptual o lógica: inmunidad que poseen los usuarios y las aplicaciones ante los cambios en la estructura lógica de la base de datos

    Universidad Nacional de Colombia


    Independencia f sica

    Independencia Física

    • Se presenta entre el nivel conceptual y el nivel físico

    • Un cambio en el esquema físico (usar otras estructuras de almacenamiento) no conduce a cambios en el esquema conceptual

      Ej. Cambio en la forma de almacenar un índice: B+ por Hashing, ¿con qué propósito se hace un cambio de este tipo?

    • Inmunidad del esquema conceptual ante cambios del esquema físico

    Universidad Nacional de Colombia


    Independencia l gica

    Independencia Lógica

    • Se presenta entre el nivel de visión y el nivel conceptual

    • Significa que un cambio en el nivel conceptual no debe conllevar a un cambio en el nivel de visión

    • Es más difícil de lograr. ¿Por qué?

    Universidad Nacional de Colombia


    Independencia l gica1

    Independencia Lógica

    Algunos de los posibles cambios en el nivel conceptual:

    • Adición de nuevos elementos (atributos, entidades etc.)

    • Eliminación de elementos  Puede afectar a los subesquemas externos

    Universidad Nacional de Colombia


    Tendencias de los sgbd

    Tendencias de los SGBD

    • Sistemas para el soporte para toma de decisiones (Data Warehouse) y/o con capacidades deductivas y bases de datos temporales

    • Manejar información multimedial: Imágenes, audio, videos

    • Bases de datos orientadas a objetos y objeto-relacionales

    • Manejar información georeferenciada: Sistemas de Información Geográficos (SIG)

    • Manejo de información documental: Motores de búsqueda, sistemas para el manejo de documentos.

    • Bases de datos nativas para XML

    Universidad Nacional de Colombia


    Bases de datos clase 2 conceptos b sicos

    RESUMEN

    • La descripción completa de una base de datos se denomina esquema

    • Cada visión de usuario tiene su esquema (subesquema), existe un esquema conceptual y uno interno

    • Existen correspondencias (“mappings”)

      - Entre cada subesquema externo y el conceptual

      - Entre el esquema conceptual y el interno

    • Estas correspondencias le permiten al SGBD por ejemplo saber un registro conceptual con qué registro(s) del nivel físico se corresponde

    Universidad Nacional de Colombia


    Bases de datos clase 2 conceptos b sicos

    RESUMEN

    • En teoría debería existir un lenguaje de descripción para cada nivel*

    • En la práctica sin embargo en muchos SGBD el esquema conceptual queda fusionado con la especificación del esquema interno.

      * No siempre sucede así en los SGBD actuales…

    Universidad Nacional de Colombia


    Pr ximas clases

    Próximas clases

    • Modelos:

      • Modelo conceptual: el diseño de un modelo conceptual parte de la especificación de requisitos

        • Ingeniería de requisitos

        • Modelos conceptuales: E/A, semántico

        • Modelos Lógicos: Relacional

        • Modelos físicos: dependientes del SGBD

    Universidad Nacional de Colombia


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