1.1. Sistemas de Gestión de Bases de Datos Recurso
Para entender el concepto de SGBD debemos primero entender que es una Base de Datos.
Una Base de datos es un conjunto de datos pertenecientes a un mismo contexto o que definen claramente a un conjunto uniforme de elementos y que están almacenados sistemáticamente para su posterior uso. También se puede definir como una serie de datos organizados y relacionados entre sí, los cuales son recolectados y explotados por los sistemas de información.
Las bases de datos tradicionales se organizan por la siguiente jerarquia: campos, registros y archivos. Un campo es una pieza única de información; un registro es un sistema completo de campos; y un archivo es una colección de registros.
Teniendo en cuenta las definiciones anteriores podríamos dar varios ejemplos de Bases de datos:
• Una Biblioteca
• El Directorio Telefónico
• Estudiantes de un curso
• Empleados de una Empresa
• Facturación de una empresa comercial
• Municipios de Colombia
• Listado de Países del Mundo
Los Sistemas de Gestión de Bases de Datos (SGBD) son un conjunto de programas específicos diseñados para permitir el almacenamiento y posterior recuperación de los datos almacenados en una Base de Datos. Se compone de un lenguaje de definición de datos, de un lenguaje de
manipulación de datos y de un lenguaje de consulta. Un SGBD permite definir los datos a distintos niveles de abstracción y manipular dichos datos, garantizando la seguridad e integridad de los mismos.
Algunos ejemplos de SGBD son:
SGBD libres
• PostgreSQL Licencia BSD : http://www.moodle.org/0.16770921645099335
• MySQL Licencia Dual, depende el uso.
• Firebird basada en la versión 6 de InterBase, Initial Developer's PUBLIC LICENSE Version 1.0.
• SQLite Licencia Dominio Público, SQLite: http://www.sqlite.org
• DB2 Express-C http://www.ibm.com/ar/businesscenter/catalogo/db2_express-c.phtml)
• Apache Derby: http://db.apache.org/derby/
SGBD gratuitos
• Microsoft SQL Server Compact Edition Basica
• Sybase ASE Express Edition para Linux (Edición gratuita para Linux) SGBD comerciales
• Advantage Database
• dBase
• FileMaker
• Fox Pro
• IBM DB2 Universal Database (DB2 UDB)
• IBM Informix
• Interbase de CodeGear, filial de Borland
• MAGIC
• Microsoft Access
• Microsoft SQL Server
• NexusDB
• Open Access
• Oracle
• Paradox
• PervasiveSQL
• Progress (DBMS)
• Sybase ASE
• Sybase ASA
• Sybase IQ
• WindowBase
• Softland ERP
• Flexline
• IBM IMS Base de Datos Jerárquica
• CA-IDMS
1.2 Objetivos de los Sistemas de Bases de Datos Recurso
Acceso eficiente e independencia de los datos.
Reducción del tiempo de desarrollo de aplicaciones.
Integridad y seguridad de los datos.
Administración de los datos de forma uniforme.
Posibilidad de acceso concurrente
Recuperación del sistema frente a fallos.
1.3 Ventajas de los Sistemas de Gestión de Bases de Datos Recurso 1.3.1 Abstracción de los Datos
Los SGBD ahorran a los usuarios detalles acerca del almacenamiento físico de los datos.
Da lo mismo si una base de datos ocupa uno o cientos de archivos, este hecho se hace transparente al usuario quien no conoce realmente como están almacenados los datos sino la forma en que los necesita o los recupera.
En un Sistema de Gestión de Bases de Datos (SGBD) existen varios niveles de abstracción:
• Vistas Externas: Existen muchas vistas de un único esquema conceptual y físico. Las vistas describen como los usuarios ven los datos.
• El esquema conceptual: define la estructura lógica definida por los diseñadores de las bases de datos y que me permite entender como están almacenados.
• El esquema físico: Describe en forma detallada los ficheros e índices utilizados y como se almacena físicamente en los sistemas de almacenamiento del computador.
1.3.2 Independencia de los Datos
La independencia de los datos consiste en la capacidad de modificar el esquema (físico o lógico) de una base de datos sin tener que realizar cambios en los diferentes sistemas de información que las utilizan. La capacidad para modificar el esquema en un nivel del sistema sin tener que modificar el esquema del nivel inmediato superior. Así, las aplicaciones están “aisladas” (no deben preocuparse) de cómo están los datos
estructurados y almacenados. Independencia lógica de los datos: Protección ante cambios en la estructura lógica de los datos. Independencia física de los datos: Protección ante cambios en las estructuras físicas de los datos.
1.4 Lenguaje de Definición de Datos Recurso
Un esquema de base de datos se especifica mediante un conjunto de definiciones expresadas mediante un lenguaje especial llamado lenguaje de definición de datos (LDD). El resultado de la compilación de las estructuras del LDD es un conjunto de tablas que se almacenan en un archivo especial llamado diccionario de datos o directorio de datos. Este archivo se consulta antes de leer o modificar los datos reales del sistema de base de datos.
La estructura de almacenamiento y los métodos de acceso usados por el sistema de base de datos se especifican mediante un conjunto de definiciones en un tipo especial de LDD llamado un lenguaje de almacenamiento y definición de datos. El resultado de la compilación de estas
definiciones es un conjunto de instrucciones para especificar los detalles de implementación de los esquemas de la base de datos.
CREATE Utilizado para crear nuevas tablas, stored procedures e índices DROP Empleado para eliminar tablas, stored procedures e índices
ALTER Utilizado para modificar las tablas agregando campos o cambiando la definición de los campos
1.5 Lenguaje de Manipulación de Datos (DML) Recurso Por manipulación de datos se quiere decir:
• La recuperación de información almacenada en la base de datos.
• La inserción de información nueva en la base de datos.
• El borrado de información.
• La modificación de información almacenada en la base de datos.
Comando Descripción
SELECT Utilizado para consultar registros de la base de datos que satisfagan un criterio determinado.
INSERT Utilizado para cargar lotes de datos en la base de datos en una única operación.
DELETE Utilizado para eliminar registros de una tabla de una base de datos.
UPDATE Utilizado para modificar los valores de los campos y registros especificados.
En el nivel físico se deben definir algoritmos que permitan un acceso eficiente a los datos. En los niveles más altos de abstracción se enfatiza la facilidad de uso.
Un Lenguaje de Manipulación de datos (LMD) es un lenguaje que permite a los usuarios acceder a manipular los datos organizados mediante el modelo de datos apropiado. Existen dos tipos de LMD:
LMD Procedimentales.- Requieren que el usuario especifique que datos se necesitan y como obtener esos datos.
LMD NO Procedimentales.- Requieren que el usuario especifique qué datos se necesitan, sin especificar como obtener esos datos.
Los LMD no procedimentales son más fáciles de aprender y usar que los LMD procedimentales. Sin embargo, como el usuario no especifica como conseguir esos datos, estos lenguajes pueden generar código que no sea tan eficiente como el que generan los lenguajes procedimentales.
1.6 Manejador de Bases de Datos Recurso
EVOLUCIÓN DE LOS SISTEMAS MANEJADORES DE BASE DE DATOS
Al principio de la década de los sesentas, el punto más importante fue la introducción por parte de CODASYL (Conference on Data Systems Languages) del compilador COBOL, acompañado por la evolución de unidades de almacenamiento en cinta y la aparición subsecuente de los dispositivos de almacenamiento de acceso directo. Al surgir las necesidades de aplicaciones más complejas se observo la necesidad de agregar al compilador de COBOL paquetes que facilitaran el ordenamiento y clasificación de datos así como la generación de reportes surgiendo también las organizaciones lógicas de alto nivel para los datos y las aplicaciones comenzaron a interrelacionarse entre sí para ponerse a disposición de un mayor numero de usuarios.
Como productos comerciales surgieron los sistemas Generalizados para Manejo de Archivos (GFMS), Sistemas Generalizados para la Administración de Base de Datos (GDBMS) y Sistemas de Bases de Datos.
Se puede definir el Manejador de Base de Datos (DBMS Data Base Management System) como un conjunto coordinado de programas, procedimientos, lenguajes, que suministra, tanto a los usuarios no informáticos como a los analistas, programadores o al
administrador, los medios necesarios para describir, recuperar y manipular los datos almacenados en la base, manteniendo su integridad, confidencialidad y seguridad.
Si se tiene en cuenta a los diferentes usuarios de las bases de datos con diferentes necesidades y variables a lo largo del tiempo que son susceptibles de trabajar
simultáneamente con subconjuntos de esta colección de datos, se pone de manifiesto que es imprescindible dotar al sistema de la adecuada flexibilidad para que pueda atender las exigencias de todos los usuarios y para que sea capaz de responder a los cambios.
Las operaciones típicas que debe realizar un DBMS pueden resumirse en aquellas que afecten la totalidad de los datos o a todos los registros de un determinado tipo y las que tienen lugar sobre registros concretos.
Las funciones esenciales de un DBMS son las de descripción, manipulación y utilización.
• Función de descripción o definición.
Esta función debe permitir al administrador de la base de datos 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 afectar antes de autorizar el acceso a la base, así como las características de tipo físico y las vistas lógicas de los usuarios.
Esta función, realizada por el lenguaje de descripción o definición de datos (LDD) propio de cada DBMS debe suministrar los medios para definir las tres estructuras de
datos(externa, lógica global e interna), especificando las características de los datos a cada uno de estos niveles.
A nivel interno, se ha de indicar el espacio (volúmenes, cilindros y pistas) reservado para la base, la longitud de los campos o elementos de datos, su modo de representación (binario, decimal, alfanumérico, punto fijo o flotante). Además, se debe poder definir caminos de acceso, como punteros, índices, etc.
Para las estructuras externa y lógica global, la función de descripción ha de proporcionar los instrumentos para la definición de las entidades y su identificación, atributos de las mismas, interrelaciones entre ellas, autorizaciones de acceso, restricciones de integridad.
• Función de Manipulación.
La función de manipulación permite a los usuarios de la base de datos, informáticos, o no, buscar, añadir, suprimir o modificar los datos de la misma, siempre de acuerdo con las especificaciones y las normas de seguridad dictadas por el administrador. La función de manipulación se llevara a cabo por medio de un lenguaje de manipulación de datos (LMD) que facilita los instrumentos necesarios para la realización de estas tareas.
• Función de Utilización
La función de utilización reúne todas las interfaces que necesitan los diferentes usuarios para comunicarse con la base y proporciona un conjunto de procedimientos para el administrador.
Las exigencias respecto a la forma de utilizar la base de datos son muy diferentes, según los tipos de procesos y según los usuarios, siendo preciso que la función de utilización responda a todas ellas.
En la mayoría de los Sistemas Manejadores de Base de Datos existen funciones de servicio, como cambiar la capacidad de los ficheros, obtener estadísticas de utilización, cargar archivos y principalmente las relacionadas con la seguridad física y de protección frente a acceso no autorizados.
1.7 Administración de bases de datos (DBA) Recurso
La Administraciíon de la Base de Datos tiene que ver con la Coordinación de todas las actividades del Sistema de Gestión de la Base de Datos; Un administrador de una Base de Datos, conocido popularmente como el DBA tiene entre sus funciones las siguientes:
• Definición del esquema
• Estructura de almacenamiento y definición del método de acceso
• Modificación del esquema y de la organización física
• Concesión de autorización para el acceso a los datos
• Especificación de las restricciones de consistencia
• Actuar como enlace con los usuarios
• Supervisión del rendimiento y respuesta a cambios de los requisitos 1.8 Componentes de una Base de Datos Recurso
Un sistema de base de datos se divide en módulos que se encargan de cada una de las
responsabilidades del sistema completo. Algunas de estas funciones del sistema de base de datos las puede proporcionar el sistema operativo de la computadora.
Los componentes funcionales de un sistema de base de datos se pueden dividir en componentes de procesamiento de consultas y componentes de gestión de almacenamiento.
• Compilador del LMD.- Traduce las instrucciones del LMD en lenguaje de consultas a
instrucciones a bajo nivel que entiende el motor de evaluación de consultas. Además, el compilador de LMD intenta transformar las peticiones del usuario en otras equivalentes pero más eficientes, encontrando así una buena estrategia para ejecutar la consulta.
• Precompilador de LMD incorporado.- Convierte las instrucciones del LMD incorporadas en un programa de aplicación en llamadas a procedimientos normales en el lenguaje anfitrión. El precompilador debe interactuar con el compilador del LMD para generar el código apropiado.
• Interprete del LDD.- Interpreta las instrucciones del LDD y las registra en un conjunto de tablas que contiene metadatos.
• Motor de Evaluación de Consultas.- Ejecuta las instrucciones a bajo nivel generadas por el compilador del LMD.
Los componentes de gestión de almacenamiento proporcionan la interfaz entre los datos de bajo nivel almacenados en la base de datos y los programas de aplicación y envío de consultas al sistema. Dicho gestor incluye:
• Gestor de autorización e integridad.- Comprueba que se satisfagan las ligaduras de integridad y la autorización de los usuarios para acceder a los datos.
• Gestor de transacciones.- Asegura que la base de datos quede en un estado consistente (correcto) a pesar de los fallos del sistema, y que las ejecuciones de transacciones concurrentes
ocurran sin conflictos.
• Gestor de Archivos.- Gestiona la reserva de espacio de almacenamiento de disco y las estructuras de datos usadas para representar la información almacenada en disco.
• Gestor de memoria intermedia.- Es responsable de traer los datos del disco de almacenamiento a memoria principal y decidir que datos tratar en la memoria cache.
• Archivos de datos.- Almacenan la base de datos en sí.
• Diccionario de datos.- Almacena metadatos acerca de la estructura de la base de datos.
• Índices.- Proporcionan acceso rápido a elementos de datos que tienen valores particulares.
• Datos Estadísticos.- Almacén información estadística sobre los datos en la base de datos. El procesador de consultas usa esta información para seleccionar las formas eficientes para ejecutar una consulta.
