Modelos de Bases de Datos y Funciones de un SGBD

Modelos de Bases de Datos

El modelo relacional se basa en el concepto matemático denominado "relación", que gráficamente se puede representar como una tabla. En el modelo relacional, los datos y las relaciones existentes entre los datos se representan mediante estas relaciones matemáticas, cada una con un nombre que es único y con un conjunto de columnas.

En el modelo relacional la base de datos es percibida por el usuario como un conjunto de tablas. Esta percepción es sólo a nivel lógico (en los niveles externo y conceptual de la arquitectura de tres niveles), ya que a nivel físico puede estar implementada mediante distintas estructuras de almacenamiento.

El modelo de red representa los datos como colecciones de registros y las relaciones entre los datos se representan mediante conjuntos, que son punteros en la implementación física. Los registros se organizan como un grafo: los registros son los nodos y los arcos son los conjuntos. El SGBD de red más popular es el sistema IDMS.

El modelo jerárquico es un tipo de modelo de red con algunas restricciones. De nuevo los datos se representan como colecciones de registros y las relaciones entre los datos se representan mediante conjuntos. Sin embargo, en el modelo jerárquico cada nodo puede tener un solo padre. Una base de datos jerárquica puede representarse mediante un árbol: los registros son los nodos, también denominados segmentos, y los arcos son los conjuntos. El SGBD jerárquico más importante es el sistema IMS.

La mayoría de los SGBD comerciales actuales están basados en el modelo relacional, mientras que los sistemas más antiguos estaban basados en el modelo de red o el modelo jerárquico. Estos dos últimos modelos requieren que el usuario tenga conocimiento de la estructura física de la base de datos a la que se accede, mientras que el modelo relacional proporciona una mayor independencia de datos. Se dice que el modelo relacional es declarativo (se especifica qué datos se han de obtener) y los modelos de red y jerárquico son navegacionales (se especifica cómo se deben obtener los datos).

El modelo orientado a objetos define una base de datos en términos de objetos, sus propiedades y sus operaciones. Los objetos con la misma estructura y comportamiento pertenecen a una clase, y las clases se organizan en jerarquías o grafos acíclicos. Las operaciones de cada clase se especifican en términos de procedimientos predefinidos denominados métodos. Algunos SGBD relacionales existentes en el mercado han estado extendiendo sus modelos para incorporar conceptos orientados a objetos. A estos SGBD se les conoce como sistemas objeto-relacionales.

Funciones de un SGBD

Función de descripción o definición

Esta función permite al administrador de la BD especificar los elementos de datos que la integran, su estructura y las relaciones que existen entre ellos, las reglas de integridad semántica, los controles a efectuar antes de autorizar el acceso a la BD, etc., así como las características de tipo físico y las vistas lógicas de los usuarios.

Esta función trabaja con metadatos. Los metadatos es la información de la base de datos que realmente sirve para describir a los datos. Es decir, Sánchez Rodríguez y Crespo son datos; pero Primer Apellido es un metadato.

La función de definición sirve pues para crear, eliminar o modificar metadatos. Para ello se usa un lenguaje de descripción de datos o DDL. Mediante ese lenguaje:

• Se definen las estructuras de datos.
• Se definen las relaciones entre los datos.
• Se definen las reglas que han de cumplir los datos.

El lenguaje de descripción o definición de datos (DDL) es propio de cada SGBD, debe suministrar los medios para definir las tres estructuras de datos o vistas (externa, conceptual e interna), especificando las características de los datos a cada uno de estos niveles.

• A nivel interno, se ha de indicar el espacio de disco reservado para la base de datos, la longitud de los campos, su modo de representación.
• A nivel conceptual se proporcionan herramientas para la definición de las entidades y su identificación, atributos de las mismas, interrelaciones entre ellas, restricciones de integridad, etc.; es decir el esquema de la base de datos (estructura lógico global).
• A nivel externo, se deben definir las vistas de los distintos usuarios a través del lenguaje para la definición de estructuras externas. Además, el SGBD se ocupará de la transformación de las estructuras externas orientadas a los usuarios a las estructuras conceptuales y de la relación de éstas y la estructura física.

Función de manipulación

Permite a los usuarios buscar, añadir, suprimir o modificar los datos de la base de datos, siempre de acuerdo con las especificaciones y las normas de seguridad dictadas por el administrador. Se llevará a cabo por medio de un lenguaje de manipulación de datos (DML) que facilita los instrumentos necesarios para la realización de estas tareas.

Actualmente se suele distinguir además la función de buscar datos en la base de datos (función de consulta). Para lo cual se proporciona un lenguaje de consulta de datos o DQL.

Función de utilización

Esta función reúne todas las interfaces que necesitan los diferentes usuarios para comunicarse con la BD y proporciona un conjunto de procedimientos para el administrador. Incluye funciones de servicio como cambiar la capacidad de los ficheros, obtener estadísticas de utilización, cargar archivos, etc. y los relacionados con la seguridad física (copias de seguridad, rearranque en caso de caída del sistema, etc.) y de protección frente a accesos no autorizados. Esto lo realiza el LCD, Lenguaje de Control de Datos.