El documento describe las etapas de diseño de una base de datos, incluyendo el diseño conceptual, físico e implementación. El diseño conceptual es independiente del sistema de gestión de bases de datos y describe el contenido de la base de datos de manera general. El diseño físico depende del sistema de gestión de bases de datos seleccionado y está influenciado por este. El rendimiento de la base de datos depende de factores como el volumen de datos, carga de trabajo y condiciones específicas de implementación. Un buen diseño conceptual es fundamental para lograr una base

1. Base de Datos
Profesor:
MSC Luis Serna Jherry

2. Diseño Físico
Recomendaciones en el modelo ER
Diseño físico de la BD
Implementación y Ajuste
Optimización del rendimiento

3. Recomendaciones en Modelo ER
Denominación adecuada y definición de todas las entidades
(tablas) como singulares y no plurales.
El nombre de la entidad (tabla) debe ser descriptible por si solo.
Denominación única de acuerdo al estándar de todos los
atributos (campos) y definición apropiada de los principales,
dentro de cada entidad.
Frase verbal (única) que denomine cada relación.
Asignación adecuada de dominios (validaciones, valores por
omisión).
Establecimiento de soporte para nulos en campos no PK.
Asignación adecuada de integridad referencial.
ó
Creación de índices únicos (AK) y no únicos (IE) necesarios.
Solución del problema por lo menos en 3FN.

4. Diseño físico de la BD
Es el proceso de elegir estructuras de almacenamiento
y caminos de acceso específicos para que los ficheros
de la BD tengan buen rendimiento con las aplicaciones:
Organización de ficheros y caminos de acceso
Diversos tipos de indexación
Agrupación de registros relacionados en bloques de disco
Enlace de registros relacionados mediante apuntadores
Técnicas de dispersión
Té i d di ió

5. Diseño Físico de la BD
- Criterios a considerar -
Tiempo de respuesta: el que transcurre entre la
introducción de una transacción y la obtención de la
respuesta
Tiempo de acceso a la BD para obtener los elementos de
información (bajo el control del DBMS)
Carga del sistema, tareas del SO y comunicación
Aprovechamiento del espacio: cantidad de espacio que
ocupan los ficheros y sus estructuras de acceso (índices)
Productividad de las transacciones: número medio de
transacciones que la BD puede procesar por minuto
Medido en las condiciones pico para el sistema

6. Diseño Físico de la BD
- Criterios a considerar -
Análisis de consultas y transacciones
Para elaborar el diseño físico de la base de
datos debemos tener una idea clara del uso
que se le va a dar, definiendo a alto nivel las
transacciones y consultas que se espera
ejecutar en ella.

7. Análisis de Consultas y
Transacciones
Para cada consulta establecer:
a. Las tablas a las que accederá
b. Los atributos sobre los que se especificarán condiciones
de selección (WHERE)
c. Los t ib t
L atributos sobre l que se especificarán condiciones
b los ifi á di i
de reunión o de enlace de tablas
d. Los atributos cuyos valores se obtendrá en la consulta
Los atributos de los incisos b y c son candidatos a constituir
índices (estructuras de acceso)

8. Análisis de Consultas y
Transacciones
Para cada transacción de actualización establecer:
a. Las tablas que actualizará
b. El tipo de operación en cada tabla (insertar, modificar o
eliminar)
c. Los campos sobre los que se especificarán condiciones de
selección para operaciones de eliminación o modificación
ó ó ó
d. Los campos cuyos valores alterará una operación de
modificación
Los campos del inciso c son candidatos para índices
Los campos del inciso d son candidatos a evitar en los índices,
ya que su modificación requerirá la actualización de estas
estructuras de acceso.

9. Create Index
CREATE UNIQUE INDEX index_name
ON table_name (column_name)
CREATE INDEX index_name
_
ON table_name (column_name1, column_name 2…)
CREATE INDEX idx_address_district
ON Address (district);

10. Diseño físico de la BD
El rendimiento de la BD depende del tamaño y del
número de registros que contienen los ficheros:
Estimación de estos valores para cada fichero
Considerar el crecimiento esperado de cada uno
Se debe estimar los patrones de actualización y
obtención de datos del fichero para todas las
transacciones en conjunto.
Considerar la construcción de caminos de acceso primarios e
C id l t ió d i d i i
índices secundarios para los atributos con los que se suelen
seleccionar los registros.

11. Implementación y Ajuste
Creación del esquema de la BD, con los ficheros vacíos
Carga de datos (poblado de tablas)
Rutinas de conversión para migrar datos desde una versión anterior
Implementación de las transacciones
Codificación de programas con instrucciones DML incrustadas
Prueba d
P b de programas
Monitoreo del rendimiento en producción:
Estadísticas sobre el número de invocaciones a las transacciones o
consultas predefinidas
lt d fi id
Actividades de entrada / salida sobre ficheros
Conteo de páginas de ficheros o registros de índices
Frecuencia d utilización de los índices
F i de ili ió d l í di

12. Optimización del rendimiento
Ajuste de índices
Evaluar dinámicamente los requerimientos, que pueden
q ,q p
cambiar según época del año, día del mes o de la semana
Reorganizar los índices para obtener mejor rendimiento
Ciertas consultas pueden tardar mucho en ejecutarse por falta de
p j p
un índice apropiado
Puede haber índices que no se utilicen
Puede haber índices que originen trabajo adicional por estar
definidos sobre atributos que sufren continuos cambios

13. Optimización del rendimiento
Ajuste de consultas
Indicadores:
Demasiados accesos al disco (por ejemplo
una consulta de emparejamiento exacto que
recorre una tabla completa)
El plan de ejecución de consulta muestra que
no se están usando los índices relevantes.

14. Ajuste de Consultas
– Eficiencia de operadores -
=
>, <
>=, <=
LIKE
<>
Siempre mejor es operar sobre números que
sobre cadenas.

15. Ajuste de Consultas - Casos
1. Muchos optimizadores no usan índices en
presencia de:
Expresiones aritméticas
SALARIO/365 > 10.50
Comparaciones numéricas de campos de
diferente tamaño y precisión
ACANT = BCANT donde ACANT es de tipo Integer y
BCANT es Smallinteger
Comparaciones con NULL
FECHA IS NULL
Comparaciones de subcadenas
APELLIDO LIKE ‘%EZ’

16. Ajuste de Consultas - Casos
2. Los índices podrían no usarse en consultas
anidadas que utilizan IN:
SELECT NSS FROM EMPLEADO
WHERE DNO IN (SELECT DNUMERO
FROM DEPARTAMENTO
WHERE NSS_JEFE = ‘3334444’)
Puede no utilizar el índice definido sobre DNO en EMPLEADO,
EMPLEADO
mientras que la utilización de DNO = DNUMERO en la cláusula
WHERE con una consulta de un solo bloque puede ocasionar que el
índice sí se utilice
utilice.

17. Ajuste de Consultas - Casos
3. Algunos DISTINCT pueden ser redundantes
y podrían evitarse sin modificar el resultado.
Un DISTINCT generalmente provoca una
operación de clasificación y debe evitarse
siempre que sea posible

18. Ajuste de Consultas - Casos
4. El uso innecesario de tablas temporales
puede evitarse juntando varias consultas en
una sola, a menos que la relación
temporal sea necesaria para algún resultado
intermedio

19. Ajuste de Consultas - Casos
5. En algunas situaciones en las que se usa consultas
correlacionadas son útiles las tablas temporales
p
SELECT NSS
FROM EMPLEADO E
WHERE SALARIO = SELECT MAX(SALARIO)
FROM EMPLEADO AS M
WHERE M.DNO = E.DNO)
Esto tiene el peligro potencial de buscar en toda la tabla M
EMPLEADO interna para cada tupla de E EMPLEADO
externa.

20. Ajuste de Consultas - Casos
Para hacerlo más eficiente puede descomponerse en
dos consultas, la primera de las cuales calcula el salario
máximo de cada departamento:
SELECT MAX(SALARIO) AS SALARIO_MAYOR, DNO INTO TEMP
FROM EMPLEADO
GROUP BY DNO;
SELECT NSS
FROM EMPLEADO, TEMP
WHERE SALARIO = SALARIO_MAYOR AND EMPLEADO.DNO =
TEMP.DNO

21. Ajuste de Consultas - Casos
6. De haber varias opciones posibles para la condición
de reunión, elegir una que use un índice de
agrupación (CLUSTER), y evitar aquellas que
contengan comparaciones de cadenas:
Aún si el campo NOMBRE fuera una clave candidata tanto en
EMPLEADO como en ALUMNO, es mejor usar
EMPLEADO.NSS = ALUMNO.NSS
como condición de reunión en lugar de
reunión,
EMPLEADO.NOMBRE = ALUMNO.NOMBRE
si NSS tiene un índice de agrupación en una o en ambas
tablas.
t bl

22. Ajuste de Consultas - Casos
7. En algunos optimizadores de consultas el
orden en el que aparecen las tablas en el
FROM puede afectar el procesamiento de la
reunión.
En esos casos debe cambiarse el orden para
que procese primero la tabla con menos data,
y la más grande se use con el índice
correspondiente

23. Ajuste de Consultas - Casos
8. Algunos optimizadores dan peores tiempos con
consultas anidadas que con sus equivalentes no
anidadas. Hay 4 tipos de consultas anidadas:
a) Subconsultas no correlacionadas con agregados en la
consulta interna
b) Subconsultas no correlacionadas sin agregados
c) Subconsultas correlacionadas con agregados en la
consulta interna
d) Subconsultas correlacionadas sin agregados

24. Ajuste de Consultas - Casos
a) Este tipo rara vez presenta problemas, porque la
consulta interna se evalúa una sola vez
b) En este tipo se puede presentar el problema
mostrado en el caso # 2, en el que no se usa el
índice sobre DNO en EMPLEADO
SELECT NSS FROM EMPLEADO
WHERE DNO IN (SELECT DNUMERO
FROM DEPARTAMENTO
WHERE NSS_JEFE = ‘3334444’)
La transformación de subconsultas correlacionadas puede
llevar a que se creen tablas temporales.
ll bl l

25. Ajuste de Consultas - Casos
9. Muchas aplicaciones se basan en vistas que
definen los datos de interés para las
aplicaciones.
A veces estas vistas pueden ser excesivas
cuando la consulta puede realizarse
directamente sobre la tabla base, en lugar de
usar una vista que se ha definido sobre una
reunión

26. Ajuste de Consultas - Casos
10. Una consulta con varias condiciones OR puede hacer que no se
empleen los índices que existen:
SELECT NOMBRE, APELLIDO, SALARIO, EDAD
FROM EMPLEADO
WHERE EDAD > 45 OR SALARIO < 5000
Alternativa:
SELECT NOMBRE, APELLIDO, SALARIO, EDAD
FROM EMPLEADO
WHERE EDAD > 45
UNION
SELECT NOMBRE, APELLIDO, SALARIO, EDAD
FROM EMPLEADO
WHERE SALARIO < 5000
Puede usar los índices definidos sobre SALARIO y sobre EDAD

27. Ajuste de Consultas - Casos
11. Las condiciones WHERE pueden reescribirse de modo que se
utilicen índices por varias columnas:
SELECT REGION, TIPO_PROD, MES, VENTAS
FROM ESTADISTICA_VENTAS
WHERE REGION = 3 AND ((TIPO_PROD BETWEEN 1 AND 3) OR (TIPO_PROD
BETWEEN 8 AND 10))
Puede usar un índice únicamente sobre REGION y debe buscar a través de todas las páginas
hoja del índice un emparejamiento con TIPO_PROD.
En cambio:
SELECT REGION TIPO PROD MES VENTAS
REGION, TIPO_PROD, MES,
FROM ESTADISTICA_VENTAS
WHERE (REGION = 3 AND (TIPO_PROD BETWEEN 1 AND 3)) OR (REGION = 3
AND (TIPO_PROD BETWEEN 8 AND 10))
Puede usar un índice compuesto sobre (REGION, TIPO_PROD) y trabajará mucho más
p ( , ) j
eficientemente.

28. Ajuste del Diseño de la BD
1. Reunir tablas existentes, porque ciertos campos de dos
o más tablas se necesitan juntos con frecuencia: pasar
de FNBC a 3FN, 2FN ó 1FN (¡¡¡¡¡¡¡)
2. Para un cierto conjunto de tablas, elegir uno de entre
varios diseños alternativos en la misma forma normal
a o d o a a o a a o a o a
3. Fragmentación vertical: una tabla de la forma
R(k, a, b, c, d, …)
puede reemplazarse por varias tablas como
d l bl
R1(k, a, b), R2(k, c, d) y R3(k, …)
(Según la necesidad de acceso conjunto a los
campos)

29. Ajuste del Diseño de la BD
4. Fragmentación horizontal: almacenar fragmentos
horizontales de una tabla en tablas diferentes. Si se
diferentes
desea acceder a todos los datos la consulta debe
combinarlas nuevamente.
5. Repetir uno o más campos de una tabla en otra,
aún creando redundancia y anomalías potenciales.
En este caso debe haber siempre una tabla
principal donde el campo esté correctamente
actualizado con absoluta seguridad.

30. RESUMEN
El diseño conceptual es una descripción estable, muy
expresiva y general del contenido de la BD, que es
independiente del DBMS
i d di t d l
El diseño físico empieza por la elección del DBMS y está
fuertemente marcado por éste.
El adecuado rendimiento de la BD depende en gran
medida de las condiciones de implementación propias
de d i
d cada instalación: volúmenes de datos, tiempos,
l ió lú d d i
carga de trabajo, etc.
El punto de partida para conseguir una BD eficiente es,
es
siempre, un adecuado diseño conceptual.