Sistemas de Gestión de Bases de Datos (SGBD): Conceptos, Arquitectura y Componentes

Definiciones

• SGBD (Sistema de Gestión de Bases de Datos): Es el software que permite introducir, organizar y recuperar la información de las bases de datos.
• SGBDR (Sistema de Gestión de Bases de Datos Relacional): Es el software que almacena los datos en forma de tablas.

Funciones de un SGBD

• Definición de tablas y relaciones.
• Ayuda a la introducción, modificación y borrado de datos.
• Realización de consultas.
• Creación de formularios.
• Creación de informes.
• Módulo para crear programas o aplicaciones.

Ventajas del Diseño de Bases de Datos

• Independencia lógica de datos: Los cambios realizados en un objeto de la base de datos no obligan a modificar otros elementos de la base de datos.
• Independencia física de los datos: La base de datos no depende del dispositivo de almacenamiento en que se guarde.

Características de las Bases de Datos

• Desempeño
• Mínima redundancia
• Capacidad de acceso
• Simplicidad
• Integridad
• Seguridad y privacidad
• Afinación
• Interfaz con el pasado y con el futuro

Ventajas de las Bases de Datos frente a los Sistemas de Gestión de Ficheros

• Control centralizado de los datos, de los usuarios y de sus accesos.
• Mayor coherencia de los datos al eliminar la inconsistencia de los datos.
• Almacenamiento físico eficiente (es más compacto).
• Mantenimiento de la integridad de la base de datos, aunque se compartan datos entre diferentes usuarios.

Definición de Base de Datos (BD)

Una base de datos es una colección de archivos relacionados que almacenan:

• Una representación abstracta del dominio de un problema del mundo real.
• Los datos correspondientes a la información acerca del mismo.

Objetivos de las Bases de Datos

• Uso de los datos de múltiples maneras.
• Los programas nos servirán, aunque se modifique la base de datos.
• Bajo costo de almacenamiento y uso de los datos.
• Menor proliferación de datos.
• La rapidez en la devolución de los datos consultados será acorde al uso de los mismos.
• Claridad.
• Facilidad de uso.
• Flexibilidad en cuanto a la forma de acceder a los datos.
• Rápida atención de interrogantes no previstos.
• Facilidad para el cambio.
• Integridad.
• Privacidad.
• Seguridad.
• Disponibilidad de uso.

Requisitos de los Objetivos

• Independencia física de los datos.
• Independencia lógica de los datos.
• Redundancia controlada.
• Adecuada rapidez de exploración de la base de datos.
• Normalización de los datos.
• Diccionario de datos.
• Interfaz de alto nivel con los programadores.
• Controles de integridad de los datos.
• Fácil recuperación en caso de fallo.
• Debe ser posible ajustar el rendimiento de la base de datos.
• Deben existir ayudas para el diseño y la supervisión de la base de datos.
• Deben existir utilidades de migración de los datos.

Elementos de una Base de Datos

• Entidad: Cualquier cosa sobre la cual se almacena información.
• Atributos: Propiedades interesantes desde el punto de vista del tratamiento informático.

Arquitectura ANSI

• Nivel externo:
  • Nivel más cercano a los usuarios y a su forma de ver los datos.
  • Cada nivel describe sólo la parte de la base de datos que necesita para su aplicación.
  • Existen distintos tipos de usuarios.
• Nivel lógico:
  • Describe qué datos se almacenan en la base de datos.
  • Independencia lógica de los datos.
• Nivel físico:
  • Describe cómo se almacenan realmente los datos.
  • Independencia física de los datos.

Tareas de un SGBD

• Descripción: Permitirá al DBA especificar los elementos que integran la base de datos, su estructura y las relaciones que existen entre ellos, así como los controles a efectuar antes de autorizar el acceso a la base de datos.
• Manipulación: Permitirá a los usuarios añadir, buscar, suprimir y modificar los datos de la misma.
• Utilización: Reúne todas las interfaces necesarias a los diferentes usuarios para conectarse con la base de datos.

Componentes de un SGBD

• El lenguaje de definición de datos (LDD): Es un lenguaje artificial basado en un determinado modelo de datos que permite la representación lógica de los datos.
• El lenguaje de definición del almacenamiento de los datos: Es un subcomponente del DDL.
• Lenguaje de manipulación de datos (DML): Lenguaje artificial mediante el que se realizan dos funciones en la gestión de los datos:
  • Definición del nivel externo de los datos.
  • Manipulación de los datos.

  Tipos:

  • Procedimentales.
  • No procedimentales.
• Diccionario de los datos: Conjunto que contiene información acerca de los datos que pueden ser almacenados en la base de datos.
• El gestor de la base de datos: Es un componente software encargado de garantizar el correcto, seguro, íntegro y eficiente acceso y almacenamiento de los datos.

  Factores:

  • El volumen de la base de datos.
  • Las estructuras físicas definidas para el almacenamiento de los mismos.
  • Los procedimientos desarrollados para la manipulación de los datos.
  • Las características del hardware.
  • La calidad del propio gestor.

  Responsable de:

  • Garantizar la privacidad de los datos.
  • La seguridad de los datos.
  • La integridad de los datos.
  • El acceso concurrente a la base de datos.
  • Interaccionar con el sistema operativo y, en particular, con el gestor de archivos del mismo.
• Administrador de la base de datos: Componente humano de suma importancia. Responsable en cuanto a la definición, administración, seguridad, privacidad e integridad de la información que se está tratando.

  Tareas:

  • Definir el esquema lógico de la base de datos.
  • Definir el esquema físico de la base de datos.
  • Definición de las vistas externas.
  • Controlar la privacidad de los datos mediante la concesión de privilegios a usuarios o a grupos.
  • Especificar los procedimientos para mantener la seguridad de los datos almacenados.
  • Mantener los esquemas.

Definimos Esquema de una Base de Datos

• Las características del problema a nivel lógico, incluirá:
  • Clases de objetos y propiedades.
  • Relaciones y propiedades que existan entre las diferentes clases de objetos.
  • Restricciones de los objetos, de las propiedades de los mismos y de las relaciones.
• Las características del problema desde un punto de vista físico, incluirá:
  • Unidades físicas en las que se almacenarán.
  • Volúmenes y archivos utilizados.
  • Características físicas y lógicas de los medios de almacenamiento y métodos de acceso a la información.

DCL: Sublenguaje del DDL

Sublenguaje del DDL encargado del control y seguridad de los datos. Permite:

• El control del acceso a la información almacenada en el diccionario de datos.
• El control de la seguridad de los datos.

Modelo de Datos

Conjunto de herramientas conceptuales que permiten:

• Describir los datos.
• Sus relaciones.
• Limitantes de integridad que les afectan.
• Terminología a emplear.

Tipos:

• Jerárquico: Los datos se representan mediante registros denominados nodos y las relaciones mediante lazos, enlaces o arcos.

  Características:

  • Una colección de árboles forman una base de datos.
  • A los registros se les denomina nodos.
  • Al nodo más alto en la jerarquía se le denomina raíz.
  • Padre es un nodo vinculado a otros de nivel inferior.
  • Gemelos son los nodos que tienen el mismo padre.
  • Hijos son los nodos vinculados con otro de nivel superior.
  • Caminos son las líneas que unen nodos.
  • Hojas son los nodos que no tienen hijos.
  • Rama es un camino que termina en una hoja.
  • Las relaciones entre registros se representan mediante arcos.

  Desventajas:

  • No es posible representar relaciones N:M entre registros.
  • Ni relaciones reflexivas entre ellos.
• En red: Se utiliza para resolver el problema de lentitud de la organización jerárquica.
• Relacional

Tipo de Conjunto

Es una descripción de relaciones 1:N entre dos tipos de registros.