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Bases de Datos

Andrea Rodrıguez

Sistemas de Basesde Datos

Componentes deBases de Datos

Ventajas yDesventajas delUso de Base deDatos

Ventajas

Desventajas

Funcionales delSGBD

Lenguajes de losSGBD

Conceptos yArquitectura

Modelo de datos,esquemas e instancias

Arquitecturas:Introduccion

Niveles deArquitectura

Cliente Servidores

Clasificacion deBD

Introduccion a Bases de Datos

M. Andrea Rodrıguez-Tastets

Universidad de Concepcion,Chilewww.inf.udec.cl\ ∼andrea

[email protected]

II Semestre - 2007

Bases de Datos

Andrea Rodrıguez




Ventajas

Desventajas

Funcionales delSGBD






Cliente Servidores

Clasificacion deBD

Sistemas de Bases de Datos

Componentes de Bases de Datos

Ventajas y Desventajas del Uso de Base de DatosVentajasDesventajas

Funcionales del SGBD

Lenguajes de los SGBD

Conceptos y ArquitecturaModelo de datos, esquemas e instanciasArquitecturas: IntroduccionNiveles de ArquitecturaCliente Servidores

Clasificacion de BD

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Ventajas

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Objetivos de la Unidad

Dar a conocer las caracterısticas, ventajas, arquitecturas yclasificacion de bases de datos

¿Que se debe saber al termino de la Unidad?

I ¿ Que es una base de datos, un sistema gestor de base dedatos, persistencia y consistencia de datos?

I ¿ Cual es la ventaja del uso de Bases de Datos?

I ¿Como se relacionan las bases de datos a otras areas de lacomputacion e informatica?

I ¿ Cuales son los componentes de un motor de bases de datos?

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Enfoque de Bases de Datos

I Una coleccion grande de datos coherente y relacionados.

I Datos son hechos registrables y con significado implıcito.

I Una base de datos representa algun aspecto del mundo real.

I Datos con una redundancia controlada.

I Datos compartidos por usuarios y aplicaciones.

I Soporte de vistas de los datos.

I Datos cuyo almacenamiento es independiente y cuyadescripcion (metadato) se almacena junto a los datos.

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Caracterısticas (1)

I Integrada: se entiende que una base de datos puedeconsiderarse como una unificacion de varios archivos de datosindependientes

I Compartida: Se entiende que partes individuales de la Basede Datos pueden compartirse entre varios usuarios distintos,en el sentido que cada uno de ellos puede tener acceso a lamisma parte de la Base de Datos y utilizarla con propositosdiferentes

I Vistas: Diferentes usuarios pueden tener una perspectiva ovista diferente de los datos. Una vista es un subconjunto delos datos o datos virtuales derivados de los almacenados en labase de datos

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I Redundancia controlada: no existan duplicidades perjudicialesni innecesarias. Las redundancias fısicas, convenientesmuchas veces a fin de responder a objetivos de eficiencia, sontratadas por el mismo sistema, de modo que no puedanproducirse incoherencias. Esto significa que en las bases dedatos NO se espera tener redundancia logica, pero si seadmite cierta redundancia fısica por motivos de eficiencia.

I Metadata: En las bases de datos, la descripcion, y en algunoscasos, tambien una definicion y documentacion completasobre los datos, se almacenan junto con estos, de modo queestos estan documentados, y cualquier cambio que seproduzca debe quedar recogido en el sistema.

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I Independencia: Los mecanismos de abstraccion permiten queexista una independencia entre los datos y los programas.Esta abstraccion de los datos de una base de datosesta asociada con el modelo de datos que permite definir unSGBD.

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Componentes

Software de SGBD

Usuarios/programadores

Programas de aplicación/consultas

Software para procesarconsultas/programas

Software para acceder adatos almacenados

Definición de base de datos

almacenada (meta-datos)

Base de datosalmacenada

SISTEMA DE BASE DE DATOS

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Componentes

I La base de datos (BD)

I El Sistema de Gestion de Bases de Datos (SGBD, DBMS)

I Programas de aplicacion

I Un conjunto de usuarios

I Maquinas

I Programas utilitarios (generadores de informes, de interfaces,herramientas de desarrollo, de administracion, etc.)

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Resumen Ventajas

Referidas a Ventajas

Los datos

Independencia de estos respecto a los tratamientos y viceversaManejo de consistencia de los datosPersistencia de los datosMejor disponibilidad de los mismosManejo de tolerancia a fallas y seguridadMayor eficiencia en la entrada, codificacion y recuperacion

Los resultados

Mayor coherenciaControl de RedundanciaMayor valor informativoCapacidad de realizar inferenciasMejor y mas documentacion normalizada de informacion

Los usuarios

Accesso mas rapido y sencillo de los usuarios finalesMas facilidades para compartir los datos por el conjunto de usuarios finalesMayor flexibilidad para atender a demandas cambiantesRestriccion de acceso no autorizados

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Ventajas (1)

I Independencia de los datos respecto a los tratamientos yviceversa: un cambio en los tratamientos no implica un nuevodiseno logico y/o fısico de la base de datos. Por otro lado,cambios en la incorporacion, desaparicion de datos, cambiosen la estructura fısica o caminos de acceso no deben obligar aalterar los programas. Ası se evita la reprogramacion de lasaplicaciones.

I Coherencia de los resultados: debido a que la informacion dela base de datos se almacena en forma unificada ycoordinada, en todos los tratamientos se utilizan los mismosdatos, por lo que los resultados de estos son coherentes ycomparables. Ası, se reducen las divergencias en losresultados.

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Ventajas (2)

I Mejor disponibilidad de los datos para el conjunto de losusuarios: en una base de datos ningun usuario es propietariode los datos, pues estos se comparten entre las aplicaciones,existiendo una mayor disponibilidad y transparencia.

I Mayor valor informativo: esto se refiere al concepto desinergıa, en donde el valor informativo del conjunto de datoses superior a la suma del valor informativo de los elementosindividuales.

I Mejor y mas normalizada documentacion: la mayorıa de losSGBD proporcionan herramientas para reflejar el contenidosemantico de los datos, es decir, incluyen una descripcion delos datos dentro del sistema (metadata).

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Ventajas (3)

I Mayor eficiencia en la captura, validacion e ingreso de datosal sistema: al no existir redundancias, los datos se capturan yvalidan una sola vez aumentando el rendimiento del procesoprevio al almacenamiento.

I Reduccion del espacio de almacenamiento: por un lado, ladisminucion de redundancias y las tecnicas de compactacionhacen que disminuya el espacio en disco. Sin embargo, losdiccionarios, referencias, punteros, listas invertidas tambienocupan espacio.

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Resumen Desventajas

Referidas a Desventajas

La implementacion

Costo de equipicosNecesidad de estandarizacionLarge y dificil puesta en marchaRentabilidad a mediano plazo

Los usuariosPersonal especializadoDesfase entre teorıa y practica

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Deventajas

I Instalacion costosa: equipos: nuevas instalaciones oampliaciones, sistemas operativos, compiladores, SGBDcomerciales, computadores mas poderosos, etc.

I Personal especializado: es clave la administracion de la basede datos (DBA) y los disenadores y programadores serequiere de conocimientos espec’ıficos.

I Desfase entre teorıa y practica: muchos ejecutivos asumenque ciertas funcionalidades de un sistema de base de datosson ya un hecho (informes de gestin, OLAP) cuando enrealidad un SBD es OLTP.

I Implantacionn larga y costosa: Sucede muchas veces por lacalidad de los datos que manejan las organizaciones.

I Ausencia de estandares: A pesar del estandar SQL2, aunquedan aspectos ciertos tipos de bases de datos noestandarizados (en la Web, OO, etc.)

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Funciones de un SGBD

I En forma basica tres son las funciones: Definicion,Construccion y Manipulacion.

I Permite especificar la BD, su estructura y las relaciones queexisten entre los datos, las reglas de integridad semantica, lasvistas logicas de los usuarios, los controles a efectuar antesde autorizar el acceso a la base, caracterısticas de tipo fısico.

I Permite a los usuarios de la base (todos) buscar, eliminar omodificar los datos de la base, de acuerdo a lasespecificaciones y normas de seguridad dadas por eladministrador.

I Reune todas las interfaces que necesitan los diferentes tiposde usuarios para comunicarse con la base y proporciona unconjunto de procedimientos para el administrador. Algunasde estas funciones de servicio son:

I cambiar capacidades de los archivosI obtener estadısticas de utilizacionI respaldos y seguridadI carga y descarga de la base, etc..

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Lenguajes

I Las distintas funciones que cumple un SGBD, hace necesariocontar con diferentes lenguajes y procedimientos quepermitan la comunicacion con la base de datos.

I Por tipo de funcion, tendremos lenguajes de definicion (LDDo DDL) y lenguajes de manipulacion (LMD o DML).

I Por tipo de usuarios tendremos lenguajes para informaticos ylenguajes para no informaticos o usuarios finales.

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Lenguajes: SQL

I SQL (Structured Query Language) es DDL y DML.

I Presente en los SGBD Relacionales

I No necesariamente es un lenguaje para usuarios finales

I Lenguaje autocontenido (puede por sı solo actuar con la BD)

I Lenguaje no procedural (no especifica como actuar con la BDen detalle)

I Lenguaje que puede actuar como huesped de un lenguajeanfitrion (por ejemplo PL/SQL de Oracle es el anfitrion ySQL actua como huesped)

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Modelo de Datos

I Los modelos de datos de alto nivel o conceptuales soncercanos a la forma en que los usuarios perciben los datos

I Los modelos de bajo nivel o fısicos describen en detalle comose almacenan los datos

I Los modelos de datos de representaion o implementacion sonun nivel intermedio entre el conceptual y el fısico. Ejemplo deestos modelos son el modelo relacional, orientado al objeto,de red y el jerarquico

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Esquemas, instancias y estados de la base de datos (1)

I Un esquema de base de datos es la descripcion de ella. Larepresentacion de un esquema se denomina diagrama delesquema. Ejemplo de unos esquemas son los siguientes:

ALUMNONombre Codigo alumno Ano Especialidad

En un esquema solo se puede describir las entidades queparticipan con sus atributos y ciertos tipos de restricciones.Al esquema de base de datos se le suele llamar la intensionde la base de datos.

I Los datos que estan en una base de datos en un momentoconstituyen el estado de la base de datos o instantanea.Tambien se le denomina conjunto actual de ocurrencias oinstancias (registros) de la base de datos. Al conjunto deocurrencias se le suele llamar extension de la base de datos.

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Arquitectura (1)

I Uno de los principales objetivos de las bases de datos esconseguir la independencia entre las estructuras logica yfısica de los datos, que tiene como consecuencia laindependencia entre datos y aplicaciones. Ası, los cambios enla estructura de los datos tengan una repercusion mınima enlos programas de aplicacion y viceversa.

I Este concepto de independencia implica la separacion entre elalmacenamiento y la organizacion logica de los datos, con loque se consigue:

I Los datos se presentaran de formas distintas, segun lasnecesidades de los usuarios.

I El almacenamiento de los datos, su estructura logica ylos programas de aplicacion seran independientes unosde otros.

I En los SI/TI (Sistemas Informaticos) existen 2 estructuras: lalogica (vista del usuario) y la fısica (forma en que seencuentran los datos en el almacenamiento).

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Arquitectura (2)

I En las bases de datos aparece un nuevo nivel de abstraccionllamado nivel conceptual, estructura logica global o esquema.Esta estructura intermedia es una representacion global delos datos independiente de equipos y los usuarios (vision de laempresa).

I Los otros dos niveles corresponden al nivel de maquina ointerno y al nivel de usuario o externo.

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Niveles de Arquitectura

Nivel Conceptual

Nivel Externo Nivel Externo Nivel Externo

Nivel Interno

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Nivel Externo

I Se ocupa de las vistas individuales de los usuarios. Losusuarios pueden ser programadores de aplicaciones o usuariosfinales.

I Habra tantos esquemas externos como exijan las diferentesaplicaciones y un mismo esquema externo puede ser utilizadopor varias aplicaciones

I En el deberan encontrarse reflejados solo aquellos datos einterrelaciones que necesite un usuario en particular. Tambiendeben especificarse las restricciones de uso, como porejemplo, derecho a borrar o insertar determinados datos.

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Nivel Conceptual

I Tiene por objetivo describir en terminos abstractos pero conabsoluta fidelidad una cierta realidad de una organizacion ysu proceso de gestion.

I Por ser la vision general de los datos, debera incluir ladescripcion de todos los datos e interrelaciones entre estos,restricciones de integridad y confidencialidad.

I Este nivel es lo que le corresponde al disenador de BD

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Nivel Interno

I Este esquema es dependiente del SGBD

I Estrategia de almacenamientoI Camino de accesoI Tecnicas de compresion de datosI Tecnicas de criptografıaI Tecnicas de Tuning y optimizacionI Dispositivos de memoria: tamano de la pagina, nro. de

paginas asignadas a cada area de almacenamiento,tamano de los buffers de E/S

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Arquitectura Cliente/Servidor

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

I El servidor es el SGBD. Los clientes son las diversasaplicaciones que se ejecutan sobre el SGBD (aplicacionesescritas por el usuario o aplicaciones proporcionadas por elfabricante).

I Un SBD puede operar en dos maquinas diferentes. Existe lafactibilidad del procesamiento distribuido: distintas maquinasconectadas a traves de una red, de manera que elprocesamiento pueda dividirse entre ellas.

I Una organizacion tıpica para SBD es que el servidor y elcliente se ejecutan en maquinas distintas.

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Ventajas del Ciente Servidor

I Procesamiento del servidor y del cliente se hacen en paralelo,lo que produce mejoras en tiempos de respuesta

I Maquina servidora adecuada y adaptada a la funcion delSGBD, lo que produce mejor desempeno

I Maquina cliente adaptada a las necesidades del usuario final,lo que produce mejores interfaces, mejor facilidad de uso.

I Varias maquinas clientes son capaces de acceder a lamaquina servidor lo que permite comparticion de una solaBD entre varios clientes. Esta es una forma tıpica de operaren una empresa.

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Ventajas del Ciente Servidor

I Otra forma comun es donde cada maquina opera comocliente y servidor al mismo tiempo. Ejemplo sucursales.

I Esta forma de operar es tambien tıpica: datos almacenadosen varias maquinas y las aplicaciones requieren acceder a losdatos de mas de una maquina

I Maquina cliente accede a varios servidores, pero uno ala vez.

I Maquina cliente accede a varios servidores en formasimultanea. Esto ultimo se llama sistema de bases dedatos distribuida.

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Clasificacion

I Basada en el modelo de datos

I RelacionalI Orientada al objetoI Objeto RelacionalI Grafo - redesI Jerarquicos

I Basada en el numero de usuarios:

I MonousarioI Multiusuario

I Basada en el numero de sitios:

I CentralizadoI Distribuido

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