Introducción a las bases de datos

Tema 1. Sistemas de bases de datos 1
1. Sistemas de bases de datos
Contenidos
1.1 Bases de datos y sus usuarios
1.2 Conceptos y arquitectura del sistema de bases de datos
1.3 Estructura general del sistema de bases de datos
Anexos
1. Clasificación de los SGBD

1. Sistemas de bases de datos
Bibliografía
[EN 2002] Elmasri, R.; Navathe, S.B. Fundamentos de Sistemas de Bases
de Datos. 3ª Edición. Addison-Wesley. (Cap. 1 y 2)
[EN 1997] Elmasri, R.; Navathe, S.B.: Sistemas de bases de datos. Conceptos
fundamentales. 2ª Edición. Addison-Wesley Iberoameric. (Cap. 1 y 2)
[MPM 1999] De Miguel, A.; Piattini, M.; Marcos, E. Diseño de bases de datos
relacionales. Ra-Ma. (Cap. 1 y 2)
[MP 1993] De Miguel, A.; Piattini, M.: Concepción y diseño de bases de datos: del
Modelo E/R al Modelo Relacional. Ra-Ma.
[SKS 1998] Korth, H; Silberschatz, A., Sudarshan, S.:Fundamentos de bases de datos.
3ª Edición. McGraw-Hill. (Cap. 1)
[SKS 2002] Silberschatz, A.; Korth, H.F.; Sudarshan, S. “Fundamentos de Bases de
Datos”. 4ª edición. Madrid, McGraw-Hill, 2002. (Cap. 1)
[CBS 1998] Connolly, T.; Begg C.; Strachan, A. Database Systems: A Practical
Approach to Design, Implementation and Management. 2nd
edition.
Addison-Wesley. (Cap. 1 y 2)
[CCM 2003] Celma, M.; Casamayor, JC.; Mota, L. “Bases de datos relacionales”.
Pearson Educación, 2003. (Cap. 1, 2 y parte del 6)

• Base de Datos (BD)
”Conjunto de datos relacionados entre sí”  demasiado general
Dato= algo conocido que quiere registrarse
¿Por qué esta transparencia no es una BD? Porque se tienen unas
propiedades implícitas:
Conjunto de datos persistentes lógicamente coherente, con significado
implícito
Representa aspectos del mundo real
(minimundo, universo de discurso)
Los cambios en el minimundo se
“reflejan” en la BD
Se DISEÑA, se CREA y se CARGA,
para conseguir objetivos
determinados
Datos ALMACENADOS para
“algo”
Dirigida a un grupo de usuarios
Datos INTERESANTES para
“alguien”

Un ejemplo
de una
base de
datos
personal
LIBRO
AUTOR
isbn titulo apAutor nomEdit año
842046498
8
Momo Ende Alfaguara 1982
840804900
3
El retrato de Dorian Gray Wilde Planeta 2003
847720530
2
El alquimista Coelho Obelisco 1996
842043226
1
La historia interminable Ende Alfaguara 1998
842061652 El fantasma de Canterville Wilde Alianza 1996
nombre apellidos ...
Paulo Coelho ...
Oscar Wilde ...
Michael Ende ...
... ... ...
EDITORIAL
nombre ...
Obelisco ...
Alfaguara ...
Planeta ...
Alianza ...
... ...
PERSONA
id nombre teléfono
2 Julia Ibáñez 55512345
6
10 Eva Andrés 55565432
1
... ... ...
3 Cristina Prats 55598765
4
1 Ginés Soriano 55522112
2PRESTAMO
idPer idLib fecha
10 840804900
3
23/9/03
3 840804878
3
1/10/03
10 842046498
8
2/3/03
1 842043226
1
10/8/02

Sistema de Gestión de Base de Datos (SGBD - DBMS)
”Conjunto de programas que permite DEFINIR, CONSTRUIR y
MANIPULAR bases de datos para diversas aplicaciones”
– Definir una BD es especificar...
• estructura de datos,
• tipos de datos y
• restricciones de los datos
– Construir una BD es...
• almacenar datos en algún medio de almacenamiento controlado por el SGBD
– Manipular la BD es...
• consultar datos
• introducir/modificar/eliminar datos, para reflejar cambios en el minimundo
• generar informes a partir de los datos almacenados
Sistema de Base de Datos
SBD = BD + SGBD + Software de Aplicación/Consultas

Software para procesar
Consultas / Programas
Software para tener acceso
a los datos almacenados
SOFTWARE DEL
SGBD
Programas de Aplicación /
Consultas
SISTEMA DE BASE DE
DATOS
Usuarios / Programadores
Definición de la
BD (Metadatos)
Base de
Datos
almacenada
Entorno simplificado de un
Sistema de Base de
Datos

 Naturaleza autodescriptiva
 Procesamiento de ficheros
• Los programas de aplicación acceden a datos específicos, cuya
estructura se describe en el propio código
Sistemas de bases de datos
• SGBD = Sistema software de propósito general
BD = DATOS + METADATOS
• El Catálogo del Sistema ...
– Contiene metadatos: descripción de la estructura de la BD
 El SGBD “sabrá” acceder a datos de cualquier
aplicación
– Usado por el SGBD (a veces por usuarios)
Características del enfoque de Bases de Datos (1)

 Separación entre programas y datos
 Procesamiento de ficheros
• Definición de datos forma parte de los programas de aplicación
• Cambios en la estructura de ficheros de la BD
 modificación de programas que acceden a tales ficheros
Sistemas de bases de datos
• Descripción de estructura y organización de ficheros
almacenada en Catálogo, separada de los programas
 Independencia entre programas y datos
( posible gracias a la abstracción de datos proporcionada por SGBD,
que veremos más adelante )
Características del enfoque de Bases de Datos (2)

 Datos compartidos y procesamiento de
transacciones multiusuario
• Acceso simultáneo a datos sin interferencias ni inconsistencias
• Control de concurrencia por el SGBD
 Múltiples vistas de los datos
• Cada usuario sólo interesado en ver la parte de la información que
necesita  vista de la BD
• Vista = [ Subconjunto de ] BD [+ datos virtuales]
• SGBD proporciona mecanismos de definición de vistas
SBD
BIBLIOTECABibliotecario LectorBD
Características del enfoque de Bases de Datos (y 3)

 Administrador de la base de datos (ABD)
– Responsable de administrar los recursos del SBD (nivel técnico):
BD + SGBD + Otro Software (aplicaciones/programas de acceso)
– Las funciones del ABD incluyen:
• Definir/Modificar la estructura de la BD y restricciones de los datos
• Crear/Modificar estructuras de almacenamiento y métodos de
acceso
• Conceder/Denegar permisos de acceso y controlar dicho acceso a
datos (seguridad de la BD)
• Definir planes de copias de seguridad de los datos de la BD
• Garantizar el funcionamiento correcto del sistema y proporcionar
servicio técnico al usuario (respuesta lenta del sistema...)
• Adquirir los recursos software y hardware necesarios
Actores en un sistema de base de datos (1)

 Diseñadores de la base de datos
Antes de implementar la BD, interactúan con sus futuros usuarios
– Recogen y comprenden sus necesidades y objetivos ---
Requisitos
– Identifican datos que almacenar en la base de datos
– Eligen estructuras para representar y almacenar los datos
– Construyen...
• Vista que satisface requisitos de cada grupo de usuarios
• Diseño final de BD que satisface necesidades de todos los
usuarios (resultado de la integración de las diferentes vistas)

 Usuarios finales
– Ocasionales o Sofisticados
• Acceso esporádico y distinto cada vez; usan lenguaje de consulta
– Paramétricos o Normales
• Accesos constantes, repetitivos
• Usan “transacciones programadas” para ellos
– Avanzados o Especializados
• Implementan sus propias aplicaciones especializadas para cumplir sus
complejos requisitos
• Ingenieros, científicos, analistas de empresa, ...
– Autónomos
• Usan BD personales, a través de aplicación/paquete comercial
específico

 Ingenieros de software
(Analistas de sistemas y Programadores de aplicaciones)
– Conocen perfectamente capacidades y recursos del SGBD
– Analistas
• Determinan necesidades de procesamiento de los usuarios finales
(especialmente los paramétricos)
• Especifican conjuntos de operaciones que satisfacen esas
necesidades
– Programadores
• Implementan estas especificaciones  Programas de aplicación
• Prueba, depuración, documentación y mantenimiento de programas

 Los siguientes son los encargados del diseño, creación y operación del
software y entorno del sistema
 No están interesados en el contenido de la base de datos
 Diseñadores e Implementadores del SGBD
– Diseñan e Implementan los Módulos e Interfaces del SGBD
 Operadores y Personal de mantenimiento
– del Entorno hardware y software del sistema de BD

 Desarrolladores de herramientas
– Diseñan e Implementan paquetes software que:
• Facilitan diseño y uso de los SBD, y
• Permiten aumentar el rendimiento de los SBD
– Herramientas para
• Diseño de BD, de aplicaciones de BD, de interfaces de usuario...
• Creación de prototipos de aplicaciones de BD
• Realizar simulaciones y generar datos de prueba
• Supervisión de rendimiento del sistema
• ...
Actores en un sistema de base de datos ( y 6)

• Disminución y control de la redundancia de datos
– Procesamiento de ficheros  varias copias de la misma información
– Problemas debidos a la redundancia de datos
• Duplicación del trabajo
• Desperdicio de espacio de almacenamiento
• Obligación de evitar las inconsistencias de datos
• Evitar inconsistencias en los datos
– Sólo si existe redundancia y
– se modifica un dato, actualizando algunas copias
– Soluciones:
• Eliminación de Redundancia,
• Redundancia Controlada y Propagación de Actualizaciones Automática
Ventajas del uso de un SGBD (1)

• Mantener la integridad
– Asegurar que la información es correcta=refleja fielmente el minimundo
– ¿Cuándo se viola la integridad (no existe)?
• Si existe inconsistencia
• Si existe información imposible fecha = 40 / MAYO / 1972
• Si existe información que no se ajusta a la realidad, es decir falsa o errónea
Nº de teléfono de la policía = 063
– ¿Cómo se evitan estas situaciones?
• Si los datos cumplen las Restricciones de Integridad ( RI )
– Restricciones sobre tipos de datos
« el nombre de una persona es una cadena de hasta 30 caracteres »
– Restricciones semánticas
« todo libro tiene una editorial »
« cada libro tiene un título diferente del resto »
« ningún libro puede prestarse a más de una persona al mismo tiempo »

• Mantener la integridad (cont.)
– Las RI son identificadas durante el diseño de la BD
– Control de la Integridad: fundamental en SBD Multiusuario
– Verificación de Restricciones de Integridad en cada actualización de
datos
• Automática por el SGBD
fecha = 40 / MAYO / 1972
• Mediante programas específicos
 El SGBD debe permitir
- Definir (crear) las RI,
- Crear y ejecutar los programas de verificación
– A veces se puede almacenar información falsa sin violar restricciones de
integridad:
título de libro = “El señor de los aniyos”

• Aplicación de restricciones de seguridad ( RS )
– No todos los usuarios deberían poder acceder a toda la BD
– Objetivo: control de acceso selectivo
1. Sólo usuarios autorizados
2. Sólo a ciertas partes de la base de datos
3. Sólo para realizar ciertas operaciones con los datos
– SGBD dispone de Subsistema de Seguridad y Autorización
• Cuentas de usuario protegidas con contraseña (ok objetivo 1)
• Restricciones de seguridad para cada cuenta (ok objetivos 2 y 3)
– SGBD fuerza el cumplimiento de las RS
– Otros controles de la seguridad serían:
• Sólo el ABD usa el software de administración y monitorización del SBD
• Un usuario paramétrico sólo accede a la BD a través del programa que usa
• ...

• Suministro de múltiples interfaces de usuario
– Usuarios con diferentes niveles de conocimientos técnicos
– El SGBD debe ofrecer interfaces para todos ellos:
– Interfaces controladas por menú y de formularios = GUI
– Acceso a bases de datos a través de la web
Lenguajes de consulta usuarios ocasionales
Interfaces de lenguajes de
programación
programadores de
aplicaciones
Formularios y comandos
usuarios
paramétricos
Interfaces controladas por
menú y de lenguaje natural
usuarios autónomos

• Representación de relaciones complejas entre datos
– Datos relacionados entre sí de diversas maneras
• « El registro (Planeta, ...) del fichero EDITORIAL se relaciona con 2 registros
del fichero LIBRO: (..., El retrato de Dorian Gray, ...) y (..., Once minutos, ...) »
• « Cada registro de PRESTAMO se relaciona con un registro de PERSONA y
con un registro de LIBRO »
• « Cada registro de AUTOR se relaciona con varios registros de LIBRO »
– SGBD debe permitir ...
• Representar relaciones entre los datos
• Obtener y Actualizar datos relacionados
« Obtener los títulos y editorial de los libros escritos por “Arthur Conan Doyle” »
« Obtener nombres y teléfonos de personas con libros prestados más de cinco meses »

• Respaldo y Recuperación
– Recuperación del sistema tras fallos del hardware o software
– Subsistema del SGBD encargado de respaldo y recuperación
SGBD

Programa de
ACTUALIZACIÓN
de datosEstado
INICIAL
BD ok
Estado
FINAL
BD ok
Continuación y
Finalización Correcta
del programa
Restauración de la
BD
“Deshacer” toda
actualización de datos
hecha por el programa
BD KO !!
XOR
Ventajas del uso de un SGBD (y 7)

• Datos compartidos actualizados
– Datos disponibles para todos los usuarios
– El cambio de datos por un usuario es visto inmediatamente por el
resto
– Subsistemas de control de concurrencia y recuperación del SGBD
• Flexibilidad
– SGBD permite cambios en la estructura de BD, sin afectar...
• Datos almacenados
• Programas de aplicación existentes
Otras ventajas del enfoque de bases de datos (1)
Cambios en
Requisitos
Nuevas
Necesidades
de datos
modificaciones en
estructura de la BD

• Rápida creación de nuevas aplicaciones
• Cumplimiento de reglas, normas o políticas de empresa
– ABD establece normas para usuarios de la base de datos
• Intercambio de información y cooperación entre departamentos, proyectos...
– Estándares para
• nombres y formatos de elementos de datos
• documentación, formularios, informes ...
Diseño e
implementación
inicial costosos
APL-1
APL-3
APL-2
Otras ventajas del enfoque de bases de datos (y 2)

• Hay situaciones en las que emplear un SGBD puede generar costes
innecesarios, evitables con el procesamiento de ficheros
– Costes adicionales debidos a...
• Gran inversión inicial en equipo, software y formación
• Generalidad ofrecida por el SGBD para definir y procesar datos
• Funciones de seguridad, control de concurrencia, recuperación,
integridad
– Problemas adicionales si...
• Diseñadores o ABD no han diseñado la base de datos apropiadamente
• La implementación de las aplicaciones no es correcta
• Conviene utilizar procesamiento de ficheros si...
– BD y aplicaciones son simples, bien definidas y no se espera que cambien
– Requisitos de tiempo real que no se cumplirían por el coste extra del SGBD
– No se necesita acceso multiusuario a los datos
Cuándo NO usar un SGBD

• Objetivo del enfoque de BD: Visión abstracta de datos
– Ocultar detalles de almacenamiento y mantenimiento
• Modelos de datos para conseguir abstracción
– Modelo de Datos: conjunto de conceptos
– Sirve para describir la estructura de la BD:
• Tipos de los datos
• Relaciones entre los datos
• Restricciones que deben cumplir los datos
– Incluye operaciones básicas para especificar lectura/modificación
– Tipos de modelos de datos
• Según conceptos que ofrecen para describir la estructura de la BD
1.2 Conceptos y arquitectura del
sistema de bases de datos
Modelos de datos, esquemas e instancias

• Conceptos cercanos a cómo el usuario percibe la realidad (minimundo)
• Realidad descrita como entidades que se relacionan entre sí
– Entidad: cosa | objeto | concepto del minimundo
– Atributo: propiedad interesante de alguna entidad
– Relación: asociación | vínculo | interacción entre entidades
» Modelo Entidad/Relación, MER (ERM, entity-relationship model)
» Modelos Orientados a Objetos (UML, Unified Modeling Language)
Modelo
CONCEPTU
AL de Datos
Esquema
Conceptual
Mundo
Real
1.2 Conceptos y arquitectura del SBD
 Modelos de datos de alto nivel o conceptuales

• Permiten describir la estructura lógica global: descripción de la
implementación
• Conceptos entendibles por usuarios finales, pero no lejos de
organización física de datos
• Ocultan detalles de implementación, pero conceptos implementables
directamente en el sistema
• Los más utilizados en los SGBD comerciales actuales (ORACLE)
» Modelos basados en registros
Relacional, Red, Jerárquico
» Modelos orientados a objetos
– Modelos lógicos próximos a los conceptuales
 Modelos de datos de representación o lógicos (1)

MODELO
RELACIONAL
 Modelos de datos de representación o lógicos (y 2)
CLIENTE
CUENTA
nombre dirección ciudad cuenta
García, A Gran Vía, 6 Murcia 200
López, B Ronda Norte, 3 Murcia 821
Azorín, C Paseo Nuevo, 9 Valencia 505
Pérez, C Plaza Mayor, 2 Valencia 505
...
número saldo ...
200 35
505 40
821 50
...
Cada cliente sólo puede tener
una cuenta a su nombre.
Una cuenta puede tener más de
un cliente como titular.

• Conceptos que describen detalles de almacenamiento de los datos
• Dirigidos a usuarios especialistas en informática
• Describen la estructura física de la base de datos:
- Formato y ordenamiento de registros en los ficheros de datos
- Tamaños de página, de bloque,...
- Caminos (o estructuras) de acceso a los datos (ficheros índices, etc.)
...
 Modelos de datos de bajo nivel o físicos

Esquema = Descripción
– Especificado en el diseño de la BD y rara vez modificado
– Metainformación o metadatos
Diagrama del Esquema de la BD
– Representación del esquema, en un modelo de datos
– Compuesto de esquemas de tipos de registro (elementos del
esquema)
LIBRO
PRESTAMO
...
Otra posible representación:
LIBRO ( isbn, titulo, apAutor, nomEdit, año )
PRESTAMO ( idPer, idLib, fecha )
...
Esquemas, instancias y estado de la base de datos
isbn titulo apAutor nomEdit año
idPer idLib fecha
 Un diagrama de
esquema sólo visualiza
algunos aspectos del
esquema, pero no muestra
muchos otros: tipos de
datos, relaciones entre
elementos del esquema,...

Una base de datos es un conjunto de datos reales
relacionados que cambian continuamente
• Estado de la base de datos
– Conjunto de datos que contiene la BD en un momento concreto
– Conjunto de instancias de los elementos del esquema de BD
• 1 esquema  N estados
Estado Consistente (ok!!)
– Satisface estructura y restricciones especificadas en esquema
– SGBD asegura que todo estado de la BD sea consistente
Nomenclatura: Esquema = Intensión ; Estado = Extensión
Esquemas, instancias y estado de la base de datos

Ayuda a conseguir
– Separación entre
programas y datos
– Múltiples vistas de
usuario
Nivel Externo
(vistas)
...
Nivel Interno
Nivel Conceptual
...
Arquitectura de tres esquemas de un SGBD
Arquitectura ANSI/X3/SPARC
• Recuperación eficiente de datos  estructuras de datos
complejas para representar la información en la BD
• Complejidad oculta a través de niveles de abstracción

• Nivel Interno
– Descrito mediante el Esquema Interno, el cual...
• Define la estructura física de almacenamiento de toda la BD
– Tipos de registros almacenados,
– Secuencia física de los registros,
– Estructuras de almacenamiento (hashing,...),
– Estructuras de acceso (indexación,...)
– etc.
• Escrito utilizando un Modelo de Datos Físico
• Muy cercano al nivel físico pero no trata con registros físicos
(bloques, páginas, …) ni con unidades como cilindros o pistas.
Arquitectura de tres esquemas ANSI/X3/SPARC (1)

• Nivel Conceptual o Lógico
– Descrito mediante el Esquema Conceptual o Lógico...
• Define la estructura lógica de toda la BD
– Entidades, Tipos de datos,
– Relaciones,
– Restricciones (integridad, seguridad,...)
• Oculta detalles físicos
• Escrito usando un Modelo de Datos Conceptual o Lógico
– Actualmente se considera el uso de dos esquemas en este nivel:
• Esquema Conceptual: organizativo, cercano al usuario
• Esquema Lógico: cercano al SGBD

• Nivel Externo o de Vistas
– Descrito mediante Esquemas Externos
– Cada Esquema Externo o Vista...
• Define la porción de la BD que interesa a un usuario
• Para el usuario, esa porción es la base de datos
• Pueden existir múltiples vistas del mismo esquema conceptual
• Varias vistas pueden solaparse entre sí
• Escrito usando Modelo de Datos Conceptual o Lógico

• SGBD comerciales no distinguen del todo los 3 niveles
– Algunos incluyen detalles físicos en el Esquema Conceptual
(Lógico)
– Usan el mismo modelo de datos para especificar
• Esquemas Externos (vistas) y
• Esquema Conceptual (lógico)
• Los 3 niveles son descripciones de datos
– Los datos reales sólo están en el nivel físico
• Correspondencia entre esquemas  SGBD (el ABD)
– Externo  Conceptual
– Conceptual  Interno

• Nivel Externo (Lenguaje de Programación “tipo Pascal”)
tipo empleado = registro (no acceso al salario)
n_empleado: cadena(6);
n_depto: cadena(4);
fin;
• Nivel Conceptual (Lenguaje de definición de datos, LDD)
EMPLEADO (
NUMERO_EMPLEADO CARACTER(6) CLAVE PRINCIPAL,
NUMERO_DEPARTAMENTO CARACTER(4) NO NULO,
SALARIO NUMERICO(5) NO NULO )
• Nivel Interno
EMP_ALMACENADO LONGITUD=20
PREFIJO TIPO=BYTE(6), DESPLAZAMIENTO=0
EMP# TIPO=BYTE(6), DESPLAZAMIENTO=6, INDICE=IEMP
DEPTO# TIPO=BYTE(4), DESPLAZAMIENTO=12
PAGA TIPO=PALABRA, DESPLAZAMIENTO=16
Arquitectura de tres esquemas ANSI/X3/SPARC (y 5)

« Capacidad de modificar el esquema de un nivel sin tener
que cambiar el esquema del nivel inmediato superior »
• Independencia lógica de datos
– Capacidad de modificar el esquema conceptual...
• ampliar / reducir la BD
• modificar restricciones
– ... sin alterar
• esquemas externos
• programas de aplicación
difícil de conseguir…
Independencia de datos (1)

• Independencia física de datos
– Capacidad de modificar el esquema interno...
• reestructurar alguna estructura de almacenamiento
• crear nuevas estructuras de acceso, etc.
 mejorar rendimiento de la obtención/actualización
– ... sin alterar
• esquema conceptual
• programas de aplicación
es más fácil de lograr
Independencia de datos (2)

Pero... ¿cómo conseguir la independencia de datos?
• El Catálogo de SGBD incluye información
sobre correspondencias entre esquemas
 Modificación del esquema de un nivel implica...
• cambios en la correspondencia entre niveles,
• y el esquema del nivel superior no varía
 gracias a la Arquitectura de Tres Niveles
– Mantenimiento de las correspondencias entre niveles...
• gasto extra en compilación / ejecución de programas
• menor eficiencia del SGBD
» Pocos SGBD implementan Arquit. de Tres Niveles completa
OK !!
Independencia de datos (y 3)

• LDD: lenguaje de definición de datos
– Usado por ABD y diseñadores para especificar...
• Esquema Conceptual
• Esquema Interno
– si SGBD sin separación estricta de niveles conceptual e interno
• Correspondencias entre los anteriores
– Compilador de LDD: procesa sentencias escritas en LDD, para
• identificar descripciones de elementos del esquema y
• almacenarlas en el catálogo del SGBD
Lenguajes e interfaces de bases de datos
Lenguajes del SGBD (1)

• LDD: lenguaje de definición de datos (cont.)
CREATE TABLE Libro (
isbn CHAR(10) PRIMARY KEY,
titulo VARCHAR(60) NOT NULL UNIQUE,
apAutor VARCHAR(15) NOT NULL,
nomEdit VARCHAR(15) NOT NULL,
año NUMERIC(4)
... );
Lenguajes e interfaces de bases de datos

• LDA: lenguaje de definición de almacenamiento
– En SGBD que distinguen entre niveles conceptual e interno, se usa...
• LDA para especificar Esquema Interno
detalles de implementación de estructuras de almacenamiento y de acceso
• LDD para especificar el Esquema Conceptual
entidades + relaciones + restricciones
• LDD o LDA para definir Correspondencias entre los
anteriores

• LDV: lenguaje de definición de vistas
– Para conseguir Arquitectura de Tres Esquemas “verdadera”
– Usado para especificar
• Esquemas Externos (o Vistas de usuario)
• Correspondencias entre Vistas y el Esquema Conceptual
– No obstante, la mayoría de SGBD utilizan LDD para definir vistas
CREATE VIEW PrestamoLibro AS
SELECT R.fecha, L.titulo, P.nombre
FROM PRESTAMO R, LIBRO L, PERSONA P
WHERE R.idLib = L.isbn AND R.idPer = P.id;

• LMD: lenguaje de manipulación de datos
– Obtención, Inserción, Eliminación y Modificación de datos
– Dos tipos de DML: procedimental y declarativo
LMD procedimental, o de bajo nivel
 Qué datos obtener/manipular y cómo obtenerlos/manipularlos
 Siempre debe estar empotrado en un LP
 Es un LMD orientado a registros:
Obtiene un solo registro y lo procesa por separado
» Necesita usar elementos del LP (ej. bucles) para...
– obtener registro a registro y
– procesarlos individualmente

LMD declarativo, o de alto nivel
 Qué datos obtener para manipular y no cómo manipularlos
 Usado para realizar operaciones complejas de BD...
- Interactivamente -- Lenguaje de Consulta
- Incorporado en un LP anfitrión (host) -- LMD Empotrado
 Es un LMD orientado a conjuntos:
Obtiene/Actualiza muchos registros con una única sentencia
SELECT titulo, nomEdit, año FROM Libro WHERE apAutor = “Tolkien”;
INSERT INTO Autor VALUES (“Jorge Luís”, “Borges”);
DELETE FROM Prestamo WHERE idLib = 8420464988;
UPDATE Persona SET telefono = 555111222 WHERE id = 1;
• SGBD comerciales actuales ofrecen único lenguaje
integrado, mezcla de LDD, LDA, LDV y LMD (como SQL)
Lenguajes del SGBD (y 6)

• Programas escritos en un lenguaje (C++, Java, ...) anfitrión
• Dos modos de ejecutar instrucciones LMD desde el lenguaje
anfitrión:
– Usar Interfaz de Programa de Aplicación (conjunto de procedimientos)
• ODBC, Open Data Base Connectivity (definido por Microsoft para C),
• JDBC, Java Data Base Connectivity
– Extender la sintaxis del lenguaje anfitrión para incorporar
llamadas LMD dentro de los programas
• Instrucciones LMD precedidas de un carácter especial
• El preprocesador de LMD convertirá estas instrucciones en
llamadas a procedimientos normales del lenguaje anfitrión
un apunte: acceso a BD desde programas de
aplicación

• Basadas en menús
• Basadas en formularios
• Gráficas
• De lenguaje natural
• Para usuarios paramétricos
• Para el ABD (órdenes privilegiadas)
– Crear/eliminar cuentas de usuario y establecer autorizaciones
– Establecer parámetros de ajuste del rendimiento del sistema
– Modificación de esquemas y correspondencias
– Acceso al catálogo
– Reorganizar estructura de almacenamiento de la BD
– Realizar/restaurar copias de seguridad
– ...
Interfaces del SGBD

Arquitectura de los paquetes software de SGBD
• Los actuales tienen un diseño modular, según una
arquitectura cliente-servidor (dos capas)
1.3 Estructura general del sistema de
bases de datos
Módulos componentes de un SGBD (1)
•Programas de
aplicación
•Interfaces (GUI)
de acceso a BD
•SGBD
•BD
SERVIDOR
- Red de larga distancia (WAN)
- Red de área local (LAN)
- Líneas telefónicas
- Dispositivos de comunicación
por satélite
USUARIOS
•Terminal
•Estación de
trabajo
•PC
CLIENTE

 Compilador de
Consultas Sentencias
LMD
interactivas
Análisis Sintáctico
Optimización
Compilador de
Consultas
Procesador de
Consultas
1.3 Estructura general del sistema de
bases de datos

 Precompilador y
compilador de LMD
Programa escrito en
LP HOST + LMD
embebido
Sentencias LMD Sentencias LP
Compilador
de LMD
Compilador del
LP HOST
Precompilador
de LMD
Código
Objeto (del
LP)
Código
Objeto (del
LMD)
Enlazador
Transacción
programada
ejecutable
Procesador de
Consultas
1.3 Estructura general del SBD

 Compilador de LDD
– Procesa definiciones de esquemas escritas en LDD
– Almacena descripciones de los esquemas en el catálogo
– Otros módulos del SGBD necesitan conocer estos metadatos
Definición de Esquema
de BD escrito en LDD
Compilador de
LDD
BD
SO

 Procesador de
Consultas Solicitudes de
RECUPERACIÓN y
ACTUALIZACIÓN
Procesador de
Consultas
Gestor de Datos
Almacenados
BD
SO

Subsistemas de control de...
 Concurrencia y Recuperación - Gestor de
transacciones
• Asegurar consistencia y coherencia de datos frente
actualizaciones simultáneas de datos por múltiples usuarios
• Detectar fallos o caídas del sistema
• y Restaurar la BD a un estado consistente
 Integridad y Seguridad
¿Son correctas las actualizaciones de los datos?
• Detectar violación de Restricciones de Integridad
• y realizar acción de recuperación de la integridad de datos
¿Se cumplen las restricciones de seguridad de acceso?
• Comprobar las autorizaciones de acceso al SBD y a los datos

 Gestor de datos almacenados y memoria
intermedia
– Control de acceso a información almacenada (datos y
metadatos)
– Puede emplear servicios básicos del SO para la transferencia de
datos a bajo nivel: disco  memoria principal
– Maneja los buffers de memoria (almacenam. intermedio)
Gestor de Datos
Almacenados
BD
SO

• Estructuras de Datos
– Ficheros de datos en disco
– Catálogo: metadatos acerca de...
Estructura de BD, Restricciones de Integridad y de Autorización, etc.
• Acceso Continuo por diferentes módulos del SGBD
 Necesario buen diseño e implementación  eficiencia
– Estructuras de acceso (agilizan el acceso a los datos)
– Datos estadísticos sobre los datos en la BD
• Usados para optimización de consultas
• Suele considerarse contenidos en el catálogo
BD
SO
Módulos componentes de un SGBD (y 8)

SGBD = componente software más importante
¡ pero no es el único !
• Carga de datos
– Intercambio de información entre BD de diferente tipo ( Oracle ↔ Access )
• Respaldo
• Reorganización de ficheros de la BD
– Para mejorar rendimiento del sistema
• Monitorización
– Vigilancia del funcionamiento del sistema y su rendimiento
– Datos estadísticos que el ABD usa para tomar decisiones de ajuste y
mejora del sistema
• Control de Accesos de usuario
• Acceso al Diccionario de datos
• Otras utilidades
– ordenamiento, compresión de ficheros, etc...
Utilidades del sistema de bases de datos

• Según el Modelo de Datos en el que está basado
– Relacional, Red, Jerárquico,
– Orientado a Objetos,
– Objeto/Relacional, ...
• Según el nº de usuarios simultáneos
– Monousuario
– Multiusuario
• Según el nº de lugares en que se almacenan datos
– Centralizado
– Distribuido (SGBDD)
• SGBDD homogéneo: mismo software de SGBD en todos los sitios
• SGBDD heterogéneo (ej. Multi-Base de Datos o BD Federadas)
• Según su propósito
– de propósito General
– de propósito Específico: construido para un tipo concreto de aplicaciones
Anexo 1. CLASIFICACIÓN DE LOS SGBD

Introducción a las bases de datos

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