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Conceptos basicos(base de datos)
 

Conceptos basicos(base de datos)

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  • Generalmente las bases de datos manejan transacciones que deben cumplir una serie de propiedades, a las que, comúnmente, se les suele denominar como propiedades ACID (Atomicity, Consistency, Isolation, Durability):   Atomicidad : garantiza que se ejecutan todas las acciones o que no se haga ninguna.   Consistencia : garantiza que, aunque haya muchos usuarios accediendo a la base de datos de manera concurrente, se mantenga la integridad de la información.    Aislamiento : garantiza que las transacciones que se están realizando concurrentemente en el sistema no interfieran entre ellas.   Durabilidad : garantiza que una transacción que finaliza correctamente queda adecuadamente reflejada. Además, el sistema será capaz de recordar todas la transacciones que han sido realizadas.

Conceptos basicos(base de datos) Conceptos basicos(base de datos) Presentation Transcript

  • BASES DE DATOS Clase 2 Conceptos Básicos Gloria Lucía Giraldo Gómez Universidad Nacional de Colombia glgiraldog@unalmed.edu.co Bloque anexo al M8 Oficina 313Bases de datos I Universidad Nacional de Colombia 1
  • Un poco de historia … Sistemas de archivos:  Surgieron a raíz de la necesidad de almacenamiento de la información para su correspondiente reutilización (persistencia) 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 simultáneasBases de datos I 2 Universidad Nacional de Colombia
  • Un poco de historia … Procesamiento Archivo de de Usuario del Clientes ClientesArchivo de Clientes Procesamiento de Archivo de Préstamos Préstamos Usuario delArchivo de Préstamos Por cada préstamo se guarda la información del cliente correspondiente: RedundanciaBases de datos I 3 Universidad Nacional de Colombia
  • 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 informaciónBases de datos I 4 Universidad Nacional de Colombia
  • … Antes Dpto. Personal Dpto. Contabilidad Dpto. Ventas Clientes Ventas Cuentas Empleados InventarioPersonal … Ahora BASE DE DATOS EmpleadosVentas Clientes SGBD Ventas InventarioContabilidad Cuentas Bases de datos I 5 Universidad Nacional de Colombia
  • Definición Una base de datos es un conjunto estructurado de datos coherentes Colección disponible de informaciónBases de datos I 6 Universidad Nacional de Colombia
  • 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)Bases de datos I 7 Universidad Nacional de Colombia
  • 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 usuariosBases de datos I 8 Universidad Nacional de Colombia
  • Definición Un Sistema de Gestión de Bases de Datos (SGBD) es un software que permite manipular las bases de datos •Construir •Utilizar •Mantener •ReorganizarBases de datos I 9 Universidad Nacional de Colombia
  • 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)Bases de datos I 10 Universidad Nacional de Colombia
  • Algunas definiciones Esquema de una Base de Datos: Cuando una base de Datos 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 Instancia del tiempo posee la base de datos y que cambia permanentemente (excepto en algunos tipos de bases de BD particulares)Bases de datos I 11 Universidad Nacional de Colombia
  • 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?Bases de datos I 12 Universidad Nacional de Colombia
  • Funciones y componentes principales de unSGBD Peticiones Peticiones DML planeadas DML No planeadas Esquemas Procesador Procesador Lenguaje externos DML Consulta Peticiones Procesador compiladas DDL DDL: lenguaje de definición de datos Optimizador DML: lenguaje de manipulación de datos Esquemas y transformaciones Peticiones optimizadas Manejador de transacciones Manejador de almacenamiento Base de datos Datos Fuente: “Introducción a los y sistemas de bases de datos” C.J. Date MetadatosBases de datos I 13 Universidad Nacional de Colombia
  • 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 cursoBases de datos I 14 Universidad Nacional de Colombia
  • 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.Bases de datos I 15 Universidad Nacional de Colombia
  • 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 datosBases de datos I 16 Universidad Nacional de Colombia
  • Ventajas de un SGBD1. Reutilización de datos y programas2. Control de redundancia3. Estandarización ¿En qué sentido?4. Consistencia (No hay redundancia)5. Es posible equilibrar las cargas de los requerimientos (establecer prioridades)Bases de datos I 17 Universidad Nacional de Colombia
  • Ventajas de un SGBD6. Integridad (Se cumplen las reglas establecidas  ¿Por quién?)7. Seguridad8. Rapidez de desarrollo9. Mantenimiento y reingeniería: cambios en la estructura de datos sin cambiar los programas que los usan (hasta cierto punto)Bases de datos I 18 Universidad Nacional de Colombia
  • Desventajas de un SGBD1. Tamaño2. Susceptibilidad a fallas (Discutible)3. Complejidad en la recuperación a fallas (Discutible)4. Puede llegar a trabajar en forma “lenta” debido a la cantidad de verificaciones que debe hacerBases de datos I 19 Universidad Nacional de Colombia
  • Niveles de abstracción (ANSI/SPARC) Vista usuario n Vista usuario 2 n esquemas externos Nivel externo Vista usuario 1 confidencialidad Nivel conceptual integridad-coherencia Esquema lógico, resultado de un proceso de modelamiento Nivel interno gestión de acceso Esquema físicoBases de datos I 20 Universidad Nacional de Colombia
  • 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 subesquemaBases de datos I 21 Universidad Nacional de Colombia
  • Nivel de Visión Cada visión puede proporcionar diferentes representaciones de los mismos datosVisión Vendedor Visión ContadorFechas con formato: Fechas con formato:(dd-mm-yy) BD (yyyy-dd-mm)Bases de datos I 22 Universidad Nacional de Colombia
  • Nivel de Visión Algunas visiones de usuario pueden incluir:  Datos Agrupados: Totales por Dpto. Agrupados  Datos Derivados: Derivados Sueldo total = básico + comisión  Datos Calculados: Calculados Edad de una persona (inferida a partir de su fecha de Nacimiento)Bases de datos I 23 Universidad Nacional de Colombia
  • 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.Bases de datos I 24 Universidad Nacional de Colombia
  • 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 externaBases de datos I 25 Universidad Nacional de Colombia
  • 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… Bases de datos I 26 Universidad Nacional de Colombia
  • 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 particularBases de datos I 27 Universidad Nacional de Colombia
  • 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 datosBases de datos I 28 Universidad Nacional de Colombia
  • 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 lógicaBases de datos I 29 Universidad Nacional de Colombia
  • 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 datosBases de datos I 30 Universidad Nacional de Colombia
  • 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 físicoBases de datos I 31 Universidad Nacional de Colombia
  • 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?Bases de datos I 32 Universidad Nacional de Colombia
  • Independencia LógicaAlgunos de los posibles cambios en el nivel conceptual: Adición de nuevos elementos (atributos, entidades etc.) Eliminación de elementos  Puede afectar a los subesquemas externosBases de datos I 33 Universidad Nacional de Colombia
  • 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 XMLBases de datos I 34 Universidad Nacional de Colombia
  • 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 correspondeBases de datos I 35 Universidad Nacional de Colombia
  • 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…Bases de datos I 36 Universidad Nacional de Colombia
  • 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 SGBDBases de datos I 37 Universidad Nacional de Colombia