SISTEMAS DE BASES DE DATOS

1.1Evolución: De los Sistemas Orientados a los Procesos a los Sistemas Orientados a los datos.

Los sistemas orientados a los datos se caracterizan porque los datos no son de una aplicación sino de una Organización entera que los va a utilizar; se integran las aplicaciones, se diferencian las estructuras lógicas y físicas. El concepto de relación cobra importancia. Originalmente las aplicaciones cubrían necesidades muy específicas de procesamiento, se centraban en una tarea específica. Las bases de datos evitan las inconsistencias que se producían por la utilización de los mismos datos lógicos desde distintos archivos a través de procesos independientes.

1.2 Concepto de Base de Datos.

Conjunto de datos almacenados sin redundancias en un soporte de acceso directo. Los datos están interrelacionados y estructurados de acuerdo a un modelo que sea capaz de recoger el máximo contenido semántico; su finalidad es servir a una o más aplicaciones de la mejor forma posible. Los datos se almacenan de modo que resulten independientes de los programas que los usan; se emplean métodos para incluir nuevos datos y para modificar o extraer los datos almacenados. La definición y descripción de estos datos, única para cada tipo, han de estar almacenados junto con los mismos.

1.2.1 Características del dato:

• No efímero, en el sentido que permanece en el tiempo.

• Estructurado, para que facilite el compartirlos por aquellos que lo necesiten.

• Operacional Transaccional(OLTP), manipularlos aplicando operadores para obtener resultados.

• Sentido semántico.

• Integro, en el sentido que refleja una realidad existente.

1.2.2 Análisis del Concepto de base de datos. Características:

• El mundo real considera interrelaciones entre datos y restricciones semánticas que deben estar presentes en una base de datos. No solo debe almacenar entidades y atributos, sino que también debe almacenar interrelaciones entre datos.

• La redundancia de datos debe ser controlada, pero si se admite cierta redundancia física por motivos de eficiencia.

• Pretenden servir a toda la organización.

• La independencia de los tratamientos sobre los datos y estos mismos, ha tenido una enorme influencia en la arquitectura de los SGBD.

• La definición y descripción del conjunto de datos contenido en la base debe ser única e integrada con los mismos datos.

• La actualización y recuperación de las bases de datos debe realizarse mediante procesos incluidos en SGBD, de modo que se mantenga la integridad, seguridad y confidencialidad de la base.

1.2.3 Las Características elementales de una Base de Datos:

Integrada: Se entiende que una base de datos puede considerarse como una unificación de varios archivos de datos independientes, donde se elimina parcial o totalmente cualquier redundancia entre los mismos.

Compartida: Se entiende que partes individuales de la Base de Datos pueden compartirse entre varios usuarios distintos, en el sentido que cada uno de ellos puede tener acceso a la misma parte de la Base de Datos y utilizarla con propósitos diferentes, consecuencia del hecho de que la Base de Datos es integrada.

1.2.4 La Independencia Dato-Proceso: Una de las principales ventajas de una DB provee base de datos es la independencia entre los datos y los tratamientos que se hacen de ellos, a diferencia de los sistemas orientados al proceso. Los datos eran sumamente dependientes de los programas.

Históricamente la tasa de variación de los procesos es mayor que la de los datos; cualquier actualización de los datos que maneja un proceso determina que éste necesariamente sea actualizado. Lo anterior es asimilable a los cambios que sufren las organizaciones, generalmente aquellos son de forma.

El concepto de DB rescata aquella dependencia que tienen los procesos de los datos y la radicaliza priorizando la independencia de estos últimos, determinando mecanismos de definición y de descripción que no requieren de procesos.

1.3 Ventajas de las Bases de Datos:

• Independencia de los datos respecto a los tratamientos y viceversa: Un cambio en los tratamientos no imponga un nuevo diseño lógico y/o físico de la base de datos.

• Coherencia de los resultados: En todos los tratamientos se utilizan los mismos datos, por lo que los resultados de estos son coherentes y comparables.

• Mejor disponibilidad de los datos para el conjunto de los usuarios: Éstos se comparten entre las aplicaciones, existiendo una mayor disponibilidad y transferencia.

• Mayor valor informativo: El valor informativo del conjunto de datos es superior a la suma del valor informativo de los elementos individuales.

• Mejor y más normalizada documentación: La mayoría de los SGBD incluyen una descripción de los datos dentro del sistema.

• Mayor eficiencia en la captura, validación e ingreso de datos al sistema: Por no existir redundancia.

• Reducción del espacio de almacenamiento: Disminución de redundancias y las técnicas de compactación hacen que disminuya el espacio en disco.

Cuadro Resumen de las desventajas de las Bases de Datos
Relativas a	Desventajas
La implantación	Costosa en equipos(lógico y físico). Ausencia de estándares. Larga y difícil puesta en marcha. Rentabilidad a mediano plazo.
Los usuarios	Personal especializado. Desfase entre teoría y práctica.

1.4 Desventajas de las Bases de Datos:

• Instalación costosa: Equipos: Nuevas instalaciones o ampliaciones, sistemas operativos, compiladores, SGBD comerciales, computadores más poderosos, etc.

• Personal especializado: Se requiere de conocimientos específicos.

• Desfase entre teoría y práctica: Muchos asumen a ciertas funcionalidades como un hecho cuando en realidad son estudios teóricos.

1.5 Componentes de los Sistemas de Bases de Datos:

Un sistema de bases de datos contempla los siguientes componentes:

• La base de datos.

• El Sistema de Gestión de Base de Datos(SGBD, DBMS) o motor, tal como Oracle, Sybase, etc.

• Programas de Aplicación.

• Un conjunto de usuarios(finales,DBA, programadores de aplicaciones, etc.)

• Máquinas

• Programas Utilitarios.

Un DSL es un sublenguaje de datos, es una combinación de dos lenguajes: un lenguaje de definición de datos(DML). Representa un nexo entre el sistema de DB y algún lenguaje anfitrión, y provee herramientas a los lenguajes tradicionales para que se integren al Sistema de DB.

DBMS es el Sistema de Administración de Bases de Datos, que corresponde al Software que maneja todos los accesos a las DB.

Administrador de DB(DBA):Persona o grupo de personas encargada del control general del sistema. Responsabilidades:

• Decidir el contenido de la DB.

• Decidir la estructura de almacenamiento y la estrategia de acceso.

• Vincularse con los usuarios.

• Definir los controles de autorización y procedimientos de validación.

• Definir una estrategia de respaldo y recuperación.

• Controles de desempeño y responder a los cambios de requerimiento.

1.6 El Sistema de Gestión de DB(SGBD o DBMS):

Colección de datos interrelacionados y un conjunto de programas para acceder a esos datos. La colección es la base de datos.

El objetivo es proporcionar un entorno que sea a la vez conveniente y eficiente para ser utilizado al extraer y almacenar información en la DB; también es su objetivo suministrar la interfaz entre el conjunto de datos y los usuarios, y proporcionar a los otros usuarios las herramientas que les permitan un adecuado desarrollo de sus funciones. La DB es un depósito de datos para toda la organización.

SGBD: Conjunto coordinado de programas, procedimientos, lenguajes, etc. Que suministra tanto a usuarios no informáticos como a los analistas, programadores o al administrador, los medios necesarios para describir, recuperar y manipular los datos, manteniendo su integridad, confidencialidad y seguridad.

Funciones del SGBD:

• De Descripción o Definición: Especificar los datos que la integran , estructura y relaciones entre ellos, reglas de integridad semántica, controles de acceso, así como las características físicas y lógicas. Esta función la realiza el Lenguaje de Definición de Datos, propio del SGBD.

• De Manipulación: Permite a los usuarios buscar, eliminar o modificar los datos de la base, de acuerdo a las normas de seguridad, lo que se realiza mediante el Lenguaje de Manipulación de Datos, mediante un Lenguaje Huésped, admitido por un Lenguaje Anfitrión; o bien por un Lenguaje Autocontenido.

• De Utilización: Reúne todas las interfaces que necesitan los diferentes tipos de usuarios para comunicarse con la base y proporciona un conjunto de procedimientos para el administrador.

Lenguajes de los SGBD:

El acceso a la DB se realiza mediante lenguajes de 4º generación y escritas en SQL. El SQL puede actuar como huésped o autocontenido. Los LMD pueden ser procedimentales; pueden ser también navegacionales, que recuperan o actualizan datos registro a registro. Otros actúan sobre un conjunto de registros.

1.7 Distintos niveles de abstracción en una base de datos y arquitectura ANSI/X3/SPARC:

Uno de los principales objetivos de las bases de datos es conseguir la independencia entre las estructuras lógica y física de los datos, con lo que consigue:

• Los datos se presentarán de formas distintas, según las necesidades de los usuarios.

• El almacenamiento de los datos, su estructura lógica y los programas de aplicación serán independientes unos de otros.

En los SI existen 2 estructuras: la lógica(vista del usuario) y la física (forma en que se encuentran los datos en el almacenamiento). En las DB aparece un nuevo nivel de abstracción llamado nivel conceptual, que es una representación global de los datos independiente de equipos y los usuarios.

1.7.1 Esquema Externo / Nivel Externo:

Se encuentran reflejados solo aquellos datos e interrelaciones que necesite un usuario en particular. También deben especificarse las restricciones de uso.

Se ocupa de las vistas individuales de los usuarios(programadores de aplicaciones o usuarios finales), que disponen de un lenguaje; los usuarios finales tendrán un lenguaje de consulta o algún lenguaje de aplicación especial, los usuarios programadores de aplicaciones tendrán lenguajes de programación convencionales o algún lenguaje propio de 4º generación.

1.7.2 Esquema o Estrcutura Lógico Global / Nivel Conceptual:

Tiene por objetivo describir una realidad de una organización y de su proceso de gestión. Deberá incluir la descripción de todos los datos e interrelaciones entre éstos, restricciones de integridad y confidencialidad. Este nivel se define mediante un esquema conceptual. Para escribirlo se utiliza un DDL conceptual.

1.7.3 Esquema Interno / Nivel Interno:

Es dependiente del SGBD:

• Estrategia de almacenamiento.

• Camino de Acceso.

• Técnicas de compresión de datos.

• Técnicas de Criptografía.

• Correspondencia conceptual / interna.

• Técnicas de Tuning y optimización.

• Dispositivos de Memoria.

• Organizaciones Físicas.

• Control de Acceso.

NECESIDAD DEL PROCESO DE ACCESO DIRECTO A DATOS

Las limitaciones de los sistemas orientados a archivos puramente secuenciales no los privaron de ser herramientas eficaces para producir pagos, facturas y otros informes una o dos veces al mes. Sin embargo, para ejecutar muchas tareas rutinarias en los negocios se necesita el acceso directo a los datos -La capacidad de tener acceso y procesar directamente un registro dado sin ordenar primero el archivo o leer los registros en secuencia.

Los archivos de acceso directo permiten la recuperación de los registros aleatoriamente, a diferencia de los de acceso secuencial. Sin embargo, los archivos de acceso directo solamente proporcionaron una solución parcial. Para lograr una solución más completa a estos problemas fue necesario introducir los sistemas de gestión de bases de datos.

OTRAS LIMITACIONES DE LOS SISTEMAS DE ARCHIVO TRADICIONALES

• Redundancia de los datos

• Pobre control de los datos

• Capacidades inadecuadas de manipulación de los datos

• Esfuerzo excesivo de programación.

SISTEMAS DE LOS MODELOS JERÁRQUICO Y EN RED

Los primeros sistemas de DB, introducidos a mediados de los sesenta, estaban basados en el modelo jerárquico(modelo de datos que resume que todas las interrelaciones entre los datos pueden estructurarse como jerarquías). En un sistema jerárquico de DB, los archivos se conectan entre sí mediante punteros físicos o campos de datos añadidos a los registros individuales. Un puntero(apuntador) es una dirección física que identifica dónde puede encontrase un registro sobre el disco. Este modelo tiene algunas limitaciones importantes, ya que no todas las interrelaciones podrían expresarse fácilmente en una estructura jerárquica.

MÉTODOS DE ACCESO A LOS DATOS	CARACTERÍSTICAS
Archivos Secuenciales	Todos los registros en un archivo deben procesarse en secuencia.
Archivos con Acceso directo	Soportan el acceso directo a un registro específico. Es difícil el acceso a varios registros relacionales con un registro singular.
DB Jerárquicas	Soportan el acceso a varios registros relacionados con un registro simple. Se restringen a las interrelaciones jerárquicas entre los datos. Dependientes de punteros físicos predefinidos.
DB en Red	Soportan las interrelaciones jerárquicas y no jerárquicas en redes entre los datos. Dependientes de punteros físicos predefinidos.
DB Relacionales	Soportan todas las interrelaciones lógicas entre los datos . El acceso a los datos es lógico, independiente de las técnicas de instrumentación física.

Hoy, la mayoría de los servidores son servidores de DB-programas que se ejecutan en el hardware servidor y proporcionan los servicios de las DB a los computadores clientes.

La potencia de la plataforma cliente / servidor descansa en el concepto de división de funciones. El cliente es el computador frontal que tiene interfaz directamente con el usuario. Manipula la Interfaz Gráfica de Usuario(GUI) y realiza los cálculos y otros programas de interés para el usuario final. El servidor es el que gestiona fundamentalmente el acceso a los datos atendiendo las diferentes peticiones de los clientes, también realiza funciones de control y seguridad de acceso a los datos.

Las plataformas cliente / servidor son parte del concepto de sistemas abiertos, en el cual todo tipo de computadores, sistemas operativos, protocolos de redes y otros software y hardware pueden interconectarse y trabajar coordinadamente para lograr los objetivos del usuario.

LOS SISTEMAS DE DB: EL HARDWARE, EL SOFTWARE, LOS DATOS, LAS PERSONAS

El Hardware

El mainframe y las minicomputadoras se han utilizado tradicionalmente de forma autónoma para soportar el acceso de varios usuarios a una DB común . Las computadoras personales se utilizan frecuentemente con DB autónomas controladas y manipuladas por un usuario único(también pueden conectarse a una red cliente / servidor).

Las unidades de disco constituyen el mecanismo de almacenamiento principal para las DB y permiten el acceso directo. Las unidades de cinta magnética garantizan un respaldo barato y rápido de los datos que están almacenados en las unidades de disco.

El Software

Un sistema de DB incluye 2 tipos de software:

• El software de propósito general para la gestión de DB, comúnmente llamado sistema de gestión de DB (SGBD)

• El software de aplicación, que usa las facilidades del SGBD para manipular las DBN con el fin de llevar a cabo una función específica de la compañía.

Diccionario de datos / Directorio (DD/D). El subsistema del diccionario /directorio de datos almacena las definiciones de todos los elementos de los datos en la base de datos. Este incluye el nivel primario de los elementos de los datos(campos), las estructuras de los datos a nivel de grupo y a nivel de registro y los archivos o tablas relacionales. Además, almacena las interrelaciones que existen entre las diversas estructuras de datos, mantiene los índices que se utilizan para garantizar el acceso a los datos rápidamente, almacena las definiciones de los formatos de las pantallas y de los informes, que pueden utilizarse por varios programas de aplicación.