Fundamentos y Arquitectura de Sistemas de Bases de Datos: Conceptos, Componentes y Gestión

Fundamentos de Bases de Datos

Una Base de Datos (BD) es un conjunto de datos estructurados de un mismo contexto y almacenados sistemáticamente. Un Sistema de Gestión de Bases de Datos (SGBD) es la interfaz entre el usuario, la base de datos y las aplicaciones, facilitando el manejo de los datos. La estructura básica de una BD se compone de Usuario-SGBD-BD.

Características de las Bases de Datos

Datos estructurados
Redundancia controlada
Independencia entre datos y programas
Metadatos (definición y descripción única de los datos en la BD)

Elementos de una Base de Datos

Contenido (datos)
Equipo físico (hardware)
Equipo lógico (software)
Administrador de la BD
Usuarios

Inconvenientes de las Bases de Datos

Posible desperdicio de espacio
Aumento del tiempo de proceso
Inconsistencia en la actualización de datos
Dependencia: dificultad para cambiar datos entre programas

Tipos de Usuarios

Ingenuos
Sofisticados
Programadores
Especializados

Funciones de un SGBD

Descripción y definición de los datos (atributos, entidades)
Manipulación de datos
Utilización y configuración (capacidad de la BD, copias de seguridad)

Objetivos de un SGBD

Abstracción de la información
Independencia entre esquema físico, lógico y aplicaciones
Consistencia (actualizar datos de forma simultánea)
Seguridad
Tiempo de respuesta eficiente
Manejo de transacciones

Funcionamiento de un SGBD

Un programa se conecta al SGBD.
El programa indica la vista externa requerida.
El SGBD solicita información sobre la vista al esquema conceptual.
El SGBD avisa al Sistema Operativo (SO).
El programa accede a la BD a través del SO.
Se devuelven los datos al SGBD.
El SO avisa al programa que los datos están disponibles.
El programa lee y utiliza los datos.
Se libera el espacio utilizado.

Componentes de los SGBD

Administrador de almacenamiento
Procesador de consultas
Gestor de transacciones
- Principios de una transacción: Atomicidad, Consistencia, Aislamiento, Persistencia

Tipos de SGBD

Según el Modelo Lógico

Jerárquico
Red
Relacional
Orientado a objetos

Según el Número de Usuarios

Según el Número de Sitios

Centralizado
Distribuido

Según el Ámbito de Aplicación

General
Específico

Lenguajes de Bases de Datos

DDL (Data Definition Language): Permite definir los esquemas de la BD.
DML (Data Manipulation Language): Permite manipular datos (borrar, crear, actualizar).
DCL (Data Control Language): Permite controlar el acceso a los datos.

Niveles de Abstracción

Nivel de Usuario o Externo: Cada usuario accede solo a los datos que necesita a través de vistas personalizadas.
Nivel Lógico Global o Conceptual: Visión unificada de los datos y sus relaciones.
Nivel Físico o Interno: Representación física de los datos en el almacenamiento.

Existen correspondencias entre el nivel externo y conceptual, y entre el conceptual y el interno.

Tipos de Licencia de SGBD

Con licencia y no libres
Libres
No libres y gratuitos

MySQL es un ejemplo de SGBD. Workbench es una aplicación para el diseño y documentación de bases de datos.

Metadatos y Diccionario de Datos

Metadatos

Son datos sobre datos. El Diccionario de Datos (DD) contiene metadatos con las características de los datos que se utilizan en el sistema, permitiendo que el SGBD funcione correctamente.

El DD contiene:

Características lógicas de los sitios donde se almacenan los datos.
Descripción de la BD.
Información sobre elementos importantes como flujos de datos, almacenes de datos y procesos donde se emplean los datos.

El DD es un componente del SGBD y del esquema externo.

Información del Diccionario de Datos en una BD Relacional

Estructura lógica y física de la BD.
Definiciones de los objetos de la BD.
Espacio asignado y utilizado.
Valores por defecto de las columnas.
Información de restricciones de integridad.
Privilegios y roles de usuarios.
Auditoría de información.

Características de un Diccionario de Datos

Descripciones de los modelos conceptual, lógico, interno y externo.
Integrado en el SGBD.
Transferencia de información al SGBD.

Tipos de Diccionario de Datos

Pasivo: No tiene relación directa con el SGBD.
Activo: Está integrado y sirve tanto a usuarios como al SGBD.

Usos del Diccionario de Datos

Manejar detalles en sistemas muy grandes.
Asignar un significado a cada elemento de dato.
Documentar las características del sistema.
Facilitar los análisis y determinar cambios en el sistema.
Localizar errores.

Contenido del Diccionario de Datos

Elementos de datos (bloque básico para todos los datos del sistema).
Estructuras de datos (grupo de datos relacionados con otros).

Seguridad e Integridad de Datos

La seguridad e integridad de datos garantizan la corrección y exactitud de la información.

Tipos de Restricciones de Seguridad

: integridad de dominio (tipo de atributo), datos requeridos (not null o null), validez, integridad de entidad(la PK debe tener un valor unico para cada fila de la tabla), integridad referencial (integridad entre llaves forneas y primarias); Vistas como sistema de seguridad: las vistas tienen la misma estructura que las tablas pero solo se almacena de ellas la definición (no datos), se pueden crear reglas a nivel de campo y registro para validar datos; Defincion de datos: elementales: datos que no tienen una descomposición significativa (nombre=nombre o nombre+apellidos), opcionales: puede estar o no presente de un dato compuesto (dir=calle+nº(ciudad)(pais)); selección: elegir entre hombre y mujer; iteración: opciones repetidas de un elemento; tipos de log Mysql: registro de erroes, registro general de consultas, registro binario, registro de consultas lentas, mantenimiento de ficheros de registro; se guardan por defecto los registros: c:\archivos de programa\mysql\mysql server5.5\data\mysql; TEMA3Tablas: tupla(fila), atributo (columna), grado (nº atributos), cardinalidad, dominio; tipos: persistenes (base, vistas,instantaneas), temporales; vista: resultado de una consultan sobre 1 o varias tablas, ej: create view vistaalumnos AS (select nombre,apellidos from alumnos)