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Bases de Datos II: El entorno

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El entorno de la base de datos …

El entorno de la base de datos
Ponente: Juan Carlos Morocho

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  • 1. ESCUELA : NOMBRES: BASE DE DATOS I CICLO Ciencias de la Computación Ing. Juan Carlos Morocho OCTUBRE 2009 – FEBRERO 2010 BIMESTRE: I BIMESTRE
  • 2. Capítulo 2 El entorno de la base de datos © Pearson Education Limited 1995, 2005
  • 3. Capítulo 2 - Objetivos
    • Propósito y origen de la arquitectura de base de datos en tres niveles
    • Contenido de los niveles externo, conceptual e interno
    • Propósito de las asignaciones entre los niveles externo/conceptual y conceptual/interno
    • Significado de la independencia lógica y física de los datos.
    • Distinción entre DLL y DML
    • Clasificación de los modelos de datos.
  • 4. Capítulo 2 - Objetivos
    • El propósito y la importancia del modelado conceptual.
    • Servicios y funciones típicas que un SGBD debe proporcionar.
    • La función y la importancia del catálogo del sistema.
    • Los componentes software de un SGBD.
    • Significado de la arquitectura cliente-servidor y las ventajas que este tipo de arquitectura tiene para un SGBD.
  • 5. Objetivos de la arquitectura en tres niveles
    • Todos los usuarios deben poder acceder a los mismos datos.
    • La forma en que un usuario ve los datos ha de ser inmune a los cambios hechos en la forma en que otros usuarios los ven.
    • Los usuarios no deben necesitar conocer las estructuras de almacenamiento físico de la base de datos.
    © Pearson Education Limited 1995, 2005
  • 6. Objetivos de la arquitectura en tres niveles
    • El DBA debe poder cambiar las estructuras de almacenamiento de la base de datos sin que afecte a las vistas de los usuarios.
    • La estructura interna de la base de datos no debería verse afectada por los cambios que se efectúen en lo relativo a los aspectos físicos de almacenamiento.
    • El DBA debe poder modificar la estructura conceptual de la base de datos sin afectar a todos los usuarios.
    © Pearson Education Limited 1995, 2005
  • 7. La arquitectura en tres niveles de ANSI-SPARC © Pearson Education Limited 1995, 2005 Nivel externo Nivel conceptual Nivel interno Organización física de los datos Usuario 1 Usuario 2 Usuario n Vista 1 Base de datos Vista 2 Vista 3 Esquema conceptual Esquema interno
  • 8. La arquitectura en tres niveles de ANSI-SPARC
    • Nivel externo
      • Vista que los usuarios tienen de la base de datos.
      • Describe la parte de la base de datos que es relevante para cada usuario.
    • Nivel conceptual
      • Vista comunitaria de la base de datos.
      • Describe qué datos están almacenados en la base de datos y las relaciones existentes entre los mismos.
  • 9. La arquitectura en tres niveles de ANSI-SPARC
    • Nivel Interno
      • Representación física de la base de datos en la computadora.
      • Describe cómo están almacenados los datos en la base de datos.
    © Pearson Education Limited 1995, 2005
  • 10. Diferencias entre los tres niveles de la arquitectura ANSI-SPARC Nivel conceptual Nivel interno Vista externa 1 Vista externa 2 /* puntero en siguiente registro Staff */ /* definición de índices para Staff */
  • 11. Independencia de los datos
    • Independencia lógica de los datos
      • Hace referencia a la inmunidad de los esquemas externos a las modificaciones que se efectúen en el esquema conceptual.
      • Cambios en el sistema conceptual (E.j. añadir/quitar entidades).
      • No debe requerir una modificación en el esquema externo o la reescritura de los programas de aplicación disponibles.
  • 12. Independencia de los datos
    • Independencia física de los datos
      • Hace referencia a la inmunidad del esquema conceptual a los cambios que se efectúen en el esquema interno.
      • Cambios en el sistema interno (E.j.utilizar diferentes organizaciones de archivos o distintas estructuras de almacenamiento).
      • No ha de requerir un cambio en los sistemas conceptuales o esquemas externos.
    © Pearson Education Limited 1995, 2005
  • 13. Independencia de los datos en la arquitectura de tres niveles de ANSI-SPARC Correspondencia externo/ conceptual Correspondencia conceptual/ Interno Independencia lógica de los datos Independencia física de los datos Esquema externo Esquema externo Esquema externo Esquema conceptual Esquema interno
  • 14. Lenguajes de la base de datos
    • Lenguaje de definición de datos (DDL)
      • Permite al DBA o al usuario describir y nombrar las entidades, atributos y relaciones requeridas por la aplicación
      • Junto con cualquier restricción asociada de integridad y seguridad.
    © Pearson Education Limited 1995, 2005
  • 15. Lenguajes de la base de datos
    • Lenguaje de Manipulación de Datos (DML,Data Manipulation Language )
      • Proporciona un conjunto de operadores para permitir las manipulaciones básicas de los datos contenidos en las bases de datos.
    • Lenguajes DML procedimentales
    • Lenguajes DML no procedimentales
    • Lenguajes de cuarta generación (4GLs, Fourth Generation Languages )
  • 16. Modelos de datos
    • Colección integrada de conceptos para describir y manipular datos, las relaciones existentes entre los mismos y las restricciones aplicables a los datos dentro de una organización.
    • Los modelos de datos comprenden:
      • Una parte estructural
      • Una parte manipulativa
      • Posiblemente, un conjunto de restricciones de integridad.
  • 17. Modelos de datos
    • Propósito
      • Representar los datos de una manera comprensible.
    • Las categorías de modelos de datos incluyen:
      • Basados en objetos
      • Basados en registros
      • Físicos
    © Pearson Education Limited 1995, 2005
  • 18. Modelo de datos relacional © Pearson Education Limited 1995, 2005
  • 19. Modelo de datos en red © Pearson Education Limited 1995, 2005
  • 20. Modelo de datos jerárquico © Pearson Education Limited 1995, 2005
  • 21. Modelado conceptual
    • El esquema conceptual es el «corazón» de la base de datos que da soporte a todas las vistas externas.
    • Debe ser una representación completa y precisa de los requisitos de datos de la organización.
    • El modelado conceptual es el proceso de construir un modelo del uso de la información dentro de una empresa que debe ser independiente de los detalles de implementación.
    • El resultado es un modelo de datos conceptual.
  • 22. Funciones de un SGBD
    • Almacenamiento, extracción y actualización de datos.
    • Un catálogo accesible al usuario.
    • Soporte de transacciones.
    • Servicios de control de concurrencia.
    • Servicios de recuperación.
  • 23. Funciones de un SGBD
    • Servicios de autorización.
    • Soporte para la tramitación de datos.
    • Servicios de integridad.
    • Servicios para mejorar la independencia de los datos.
    • Servicios de utilidad.
  • 24. Catálogo de sistema
    • Almacena la información ( metadata ) que describe los datos de la base de datos.
    • Es uno de los componentes fundamentales de los SGBD.
    • Normalmente almacena:
      • Nombres, tipos y tamaños de los elementos de datos;
      • Las restricciones aplicables a los datos;
      • Los nombres de los usuarios autorizados;
      • Los elementos de datos accesibles a cada usuario y los tipos de acceso permitidos;
      • Las estadísticas de uso.
  • 25. Componentes de un SGBD Programadores Usuarios DBA Base de datos y catálogo del sistema Programas de aplicación Consultas Gestor de base de datos Procesador de consultas Código objeto del programa Esquema de base de datos Compilador DDL Preprocesador DML Gestor del diccionario Métodos de acceso Gestor de archivos Búferes del sistema
  • 26. Componentes de un gestor de base de datos (DM, Database Manager ) © Pearson Education Limited 1995, 2005 Gestor de datos Gestor de base de datos Base de datos y catálogo del sistema Código objeto del programa Procesador de consultas Gestor del catálogo Control de autorización Comprobador de integridad Procesador de comandos Optimizador de consultas Gestor de transacciones Planificador Gestor del búfer Gestor de recuperación Métodos de acceso Gestor de archivos Búferes del sistema
  • 27. Arquitecturas de SGBD multiusuario
    • Teleprocesamiento
    • Servidor de archivos
    • Cliente-servidor
    © Pearson Education Limited 1995, 2005
  • 28. Teleprocesamiento
    • Arquitectura tradicional.
    • Única unidad central de proceso con una serie de terminales conectados.
    © Pearson Education Limited 1995, 2005
  • 29. Servidor de archivos
    • Servidor de archivos conectado a varias estaciones de trabajo a través de una red.
    • El servidor de archivos almacena la base de datos.
    • Los SGBD y las aplicaciones se ejecutan en cada estación de trabajo.
    • Los inconvenientes incluyen:
      • Gran cantidad de tráfico de red.
      • Copia del SGBD en cada estación de trabajo.
      • Control de concurrencia, de recuperación y de integridad más complejos.
    © Pearson Education Limited 1995, 2005
  • 30. Arquitectura del servidor de archivos Estación de trabajo 2 Estación de trabajo 1 Estación de trabajo 3 Solicitudes de datos Archivos devueltos Base de datos Servidor de archivos
  • 31. Cliente-servidor tradicional en dos niveles
    • El cliente (nivel 1) gestiona el interfaz de usuario y ejecuta las aplicaciones.
    • El servidor (nivel 2) almacena la base de datos y el SGBD.
    • Las ventajas incluyen:
      • Acceso más universal a las bases de datos existentes;
      • Mejor funcionamiento;
      • Posible reducción de los costes de hardware;
      • Reducción de los costes de comunicaciones;
      • Mayor coherencia.
    © Pearson Education Limited 1995, 2005
  • 32. Cliente-servidor tradicional en dos niveles Cliente 2 Cliente 1 Cliente 3 Solicitudes de datos Devolución de datos seleccionados Servidor (con SGBD) Base de datos
  • 33. Cliente-servidor tradicional en dos niveles Primer nivel Cliente Tareas Interfaz de usuario Lógica principal de negocio y de procesamiento de datos Tareas Primer nivel Servidor de la base de datos Validaciones del lado del servidor Acceso a base de datos
  • 34. Cliente-servidor en tres niveles
    • El lado del cliente presentó dos problemas que impedían una escalabilidad real:
      • Clientes «complejos» que requerían unos recursos considerables para que la computadora del cliente lo ejecutara correctamente.
      • Las tareas de administración en el lado del cliente eran bastante significativas.
    • En 1995 se propusieron tres niveles, cada uno de los cuales podía ejecutarse en una plataforma distinta.
    © Pearson Education Limited 1995, 2005
  • 35. Cliente-servidor en tres niveles
    • Ventajas:
      • Cliente «simple», que requiere un hardware menos costoso.
      • Mantenimiento de las aplicaciones centralizado.
      • Resulta más sencillo modificar o sustituir uno de los niveles sin que los otros se vean afectados.
      • Resulta más fácil equilibrar la carga de procesamiento al separar la lógica principal del negocio de las funciones de base de datos.
      • Se adapta de forma bastante natural a los entornos web.
  • 36. Cliente-servidor en tres niveles Primer nivel Cliente Segundo nivel Servidor de aplicaciones Tareas Interfaz de usuario Tareas Lógica principal del negocio Lógica de procesamiento de datos Tercer nivel Servidor de base de datos Tareas Validaciones de datos Acceso a base de datos
  • 37. Monitores de procesamiento de transacciones(TPM)
    • Programa que controla la transferencia de datos entre clientes y servidores para proporcionar un entorno coherente, particularmente para el procesamiento de transacciones en línea (OLTP, Online Transaction Processing ).
    © Pearson Education Limited 1995, 2005
  • 38. TPM como nivel intermedio en una arquitectura cliente-servidor de tres niveles Solicitudes de servicio Servicio Servicio Servicio Servicio Clientes Servidor de aplicaciones con monitor TP Nivel 1 Nivel 2 Nivel 3 Servidores de base de datos Base de datos Base de datos
  • 39.  

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