1. Cap Introduccion de Desarrollo de Software
- 1. INTRODUCCIÓN A LAS BASES DE DATOS Martha Heredia
- 2. UNIDAD 1: INTRODUCCIÓN A LAS BASES DE DATOS 1. Características de las bases de datos 2. Tipos de Bases de Datos 3. Sistema Manejador de Base de Datos DBMS 4. Las consultas y las propiedades ACID en los DBMS 5. Arquitectura de los DBMS 6. Componentes de las bases de datos 7. Modelo de Datos
- 3. Características de las bases de datos Historia Aplicaciones Independientes Manejo Manual Introducción Integrar los Datos Ayuda a la Toma de Decisiones Integrar los datos
- 4. Datos persistentes Es una costumbre referirse a los datos de la base de datos como "persistentes" (¡aunque en realidad éstos podrían no persistir por mucho tiempo!). Por persistentes queremos decir, de manera intuitiva, que el tipo de datos de la base de datos difiere de otros datos más efímeros, como los datos de entrada, los datos de salida, las instrucciones de control, las colas de trabajo, los bloques de control de software, los resultados intermedios y de manera más general, cualquier dato que sea de naturaleza transitoria. En forma más precisa, decimos que los datos de la base de datos "persisten" debido en primer lugar a que una vez aceptados por el DBMS para entrar en la base de datos, en lo sucesivo sólo pueden ser removidos de la base de datos por alguna solicitud explícita al DBMS, no como un mero efecto lateral de (por ejemplo) algún programa que termina su ejecución. Por lo tanto, esta noción de persistencia nos permite dar una definición más precisa del término "base de datos"
- 5. Definición de Base de Datos Una base de datos es un conjunto de datos persistentes que es utilizado por los sistemas de aplicación de alguna empresa dada. Una base de datos es un conjunto, colección o depósito de datos almacenados en un soporte informático de acceso directo. Los datos deben estar interrelacionados y estructurados. Una base de datos es una colección de información organizada de forma que un programa de ordenador pueda seleccionar rápidamente los fragmentos de datos que necesite. Una base de datos es un sistema de archivos electrónico. Las bases de datos tradicionales se organizan por campos, registros y archivos.
- 6. Donde se usan Bases de Datos El término "empresa" es simplemente un término genérico conveniente para identificar a cualquier organización independiente de tipo comercial, técnico, científico u otro. Una empresa podría ser un solo individuo (con una pequeña base de datos personal), toda una corporación o un gran consorcio similar (con una gran base de datos compartida) o todo lo que se ubique entre estas dos opciones. Aquí tenemos algunos ejemplos: 1. Una compañía manufacturera 2. Un banco 3. Un hospital 4. Una universidad 5. Un departamento gubernamental
- 7. Toda empresa necesariamente debe mantener una gran cantidad de datos acerca de su operación. Estos datos son los "datos persistentes" a los que nos referimos antes. En forma característica, las empresas que acabamos de mencionar incluirían entre sus datos persistentes a los siguientes: 1. Datos de producción 2. Datos contables 3. Datos de pacientes 4. Datos de estudiantes 5. Datos de planeación
- 8. ¿POR QUÉ UNA BASE DE DATOS? ¿Por qué utilizar un sistema de base de datos? ¿Cuáles son las ventajas? Hasta cierto punto, la respuesta a estas preguntas depende de si el sistema en cuestión es de un solo usuario o multiusuario (o para ser más precisos, existen muchas ventajas adicionales en el caso del sistema multiusuario). ■ Compactación: No hay necesidad de archivos en papel voluminosos. ■ Velocidad: La máquina puede recuperar y actualizar datos más rápidamente que un humano. En particular, las consultas específicas sin mucha elaboración pueden ser respondidas con rapidez, sin necesidad de búsquedas manuales o visuales que llevan tiempo. ■ Menos trabajo laborioso; Se puede eliminar gran parte del trabajo de llevar los archivos a mano. Las tareas mecánicas siempre las realizan mejor las máquinas. ■ Actualidad: En el momento que la necesitemos, tendremos a nuestra disposición información precisa y actualizada.
- 9. La ventaja mas importante es: El sistema de BD ofrece a la empresa un control centralizado de su información
- 10. Beneficios del enfoque de base de datos Los datos pueden compartirse Es posible reducir la redundancia Es posible (hasta cierto grado) evitar la inconsistencia Es posible brindar un manejo de transacciones Es posible mantener la integridad Es posible hacer cumplir la seguridad Es posible equilibrar los requerimientos en conflicto Es posible hacer cumplir los estándares
- 11. Tipos de Bases de Datos Hay bases de datos relacionales, como MySQL, SQL Server y Oracle. Como su nombre lo indica utilizan el modelo relacional y siempre es mejor usarlas cuando los datos son consistentes y ya tienes algo planificado. También existen las no relacionales, como MongoDB y Redis, conocidas como NO-SQL (Not Only SQL). Estas son más flexibles en cuanto a consistencia de datos y se han convertido en una opción que intenta solucionar algunas limitaciones que tiene el modelo relacional. Además hay otras BBDD no tan tradicionales, como las basadas en grafos o aquellas que tienen información cartográfica, que pueden servir, por ejemplo, si estás creando un e-commerce para encontrar relaciones entre los productos y las preferencias de los usuarios.
- 12. Sistema Manejador de Base de Datos DBMS Un sistema de gestión de bases de datos (SGBD) es un conjunto de programas que permiten el almacenamiento, modificación y extracción de la información en una base de datos, además de proporcionar herramientas para añadir, borrar, modificar y analizar los datos. Los usuarios pueden acceder a la información usando herramientas específicas de interrogación y de generación de informes, o bien mediante aplicaciones al efecto. Estos sistemas también proporcionan métodos para mantener la integridad de los datos, para administrar el acceso de usuarios a los datos y para recuperar la información si el sistema se corrompe. Permiten presentar la información de la base de datos en variados formatos. La mayoría incluyen un generador de informes. También pueden incluir un módulo gráfico que permita presentar la información con gráficos y tablas.
- 13. Sistema de Gestión de Base de Datos(SGBD) Conjunto de programas que permiten la implantación, acceso y mantenimiento de la BD Sistema de Base de Datos (SBD) SGBD + DATOS + USUARIOS
- 14. Componentes del SMBD El motor de la base de datos acepta peticiones lógicas de los otros subsistemas del SGBD, las convierte en su equivalente físico y accede a la base de datos y diccionario de datos en el dispositivo de almacenamiento. El subsistema de definición de datos ayuda a crear y mantener el diccionario de datos y define la estructura del fichero que soporta la base de datos. El subsistema de manipulación de datos ayuda al usuario a añadir, cambiar y borrar información de la base de datos y la interroga para extraer información. El subsistema de manipulación de datos suele ser el interfaz principal del usuario con la base de datos. Permite al usuario especificar sus requisitos de la información desde un punto de vista lógico. El subsistema de generación de aplicaciones contiene utilidades para ayudar a los usuarios en el desarrollo de aplicaciones. Usualmente proporciona pantallas de entrada de datos, lenguajes de programación e interfaces. El subsistema de administración ayuda a gestionar la base de datos ofreciendo funcionalidades como almacenamiento y recuperación, gestión de la seguridad, optimización de preguntas, control de concurrencia y gestión de cambios.
- 15. Funciones Principales Establecer y mantener las trayectorias de acceso a la base de datos de tal forma que los datos puedan ser accesados rápidamente. Manejar los datos de acuerdo a las peticiones de los usuarios. Registrar el uso de las bases de datos. Interacción con el manejador de archivos. Esto a través de las sentencias en DML al comando del sistema de archivos. Así el Manejador de base de datos es el responsable del verdadero almacenamiento de los datos. Respaldo y recuperación.
- 17. Las consultas y las propiedades ACID en los DBMS En el mundo de las bases de datos es muy común escuchar hablar del concepto ACID. ACID es un grupo de 4 propiedades que garantizan que las transacciones en las bases de datos se realicen de forma confiable. Veamos en detalle este interesante concepto. Para empezar a definir ACID en el ámbito de las bases de datos, es necesario comprender el concepto de transacción. En las bases de datos, se denomina transacción a una única operación lógica ("de negocio"). Por ejemplo, es una sola transacción la acción de transferir fondos de una cuenta bancaria a otra, aún cuando involucra varios cambios en distintas tablas.
- 18. Más tarde, en 1983, Andreas Reuter y Theo Härder crearon el término "ACID" para describir estas 4 propiedades. ACID, letra por letra Atomicidad Consistencia Aislamiento Durabilidad
- 19. Atomicidad La Atomicidad requiere que cada transacción sea "todo o nada": si una parte de la transacción falla, todas las operaciones de la transacción fallan, y por lo tanto la base de datos no sufre cambios. Un sistema atómico tiene que garantizar la atomicidad en cualquier operación y situación, incluyendo fallas de alimentación eléctrica, errores y caídas del sistema. Consistencia La propiedad de Consistencia se asegura que cualquier transacción llevará a la base de datos de un estado válido a otro estado válido. Cualquier dato que se escriba en la base de datos tiene que ser válido de acuerdo a todas las reglas definidas, incluyendo (pero no limitado a) los constraints, los cascades, los triggers, y cualquier combinación de estos.
- 20. AiIslamiento El aislamiento ("Isolation" en inglés) se asegura que la ejecución concurrente de las transacciones resulte en un estado del sistema que se obtendría si estas transacciones fueran ejecutadas una atrás de otra. Cada transacción debe ejecutarse en aislamiento total; por ejemplo, si T1 y T2 se ejecutan concurrentemente, luego cada una debe mantenerse independiente de la otra. Durabilidad La durabilidad significa que una vez que se confirmó una transacción (commit), quedará persistida, incluso ante eventos como pérdida de alimentación eléctrica, errores y caidas del sistema. Por ejemplo, en las bases de datos relacionales, una vez que se ejecuta un grupo de sentencias SQL, los resultados tienen que almacenarse inmediatamente (incluso si la base de datos se cae inmediatamente luego).
- 21. Arquitectura de los DBMS La arquitectura de sistemas de bases de datos de tres esquemas fue aprobado por la ANSI-SPARC (American National Standard Institute - Standards Planning and Requirements Committee) en 1975 como ayuda para conseguir la separación entre los programas de aplicación y los datos, el manejo de múltiples vistas por parte de los usuarios y el uso de un catálogo para almacenar el esquema de la base de datos.
- 22. Nivel interno: Tiene un esquema interno que describe la estructura física de almacenamiento de base de datos. Emplea un modelo físico de datos y los únicos datos que existen están realmente en este nivel. Nivel conceptual: tiene esquema conceptual. Describe la estructura de toda la base de datos para una comunidad de usuarios. Oculta los detalles físicos de almacenamiento y trabaja con elementos lógicos como entidades, atributos y relaciones. Nivel externo o de vistas: tiene varios esquemas externos o vistas de usuario. Cada esquema describe la visión que tiene de la base de datos a un grupo de usuarios, ocultando el resto. El objetivo de la arquitectura de tres niveles es el de separar los programas de aplicación de la base de datos física. La mayoría de los SGBD no distinguen del todo los tres niveles. Algunos incluyen detalles del nivel físico en el esquema conceptual. En casi todos los SGBD que se manejan vistas de usuario, los esquemas externos se especifican con el mismo modelo de datos que describe la información a nivel conceptual, aunque en algunos se pueden utilizar diferentes modelos de datos en los niveles conceptual y externo.
- 24. Componentes de una Base de Datos 1.Información 2.Equipo 3.Programas 4.Usuarios Principales componentes de una base de datos
- 25. Información La información en la base de datos está integrada y además es compartida. Integrada. Significa que la base de datos se puede pensar como una unificación de diferentes archivos de datos en los que la redundancia entre ellos ha sido total o parcialmente eliminada. Compartida. Significa que los elementos individuales de información en la base de datos pueden ser compartidos entre varios usuarios distintos, en el sentido de que cada uno de ellos puede tener acceso al mismo elementos de información y diferentes usuarios pueden utilizarlo para propósitos diferentes.
- 26. Equipo Unidades de almacenamiento secundario. Dispositivos de entrada y salida. La computadora en sí.
- 27. Programas Tipo de software dedicado a servir de interfaz entre la base de datos, el usuario y las aplicaciones que la utilizan. Maneja las solicitudes de acceso a la base de datos formuladas por los usuarios y soporta las operaciones de adicionar y eliminar archivos, actualización y recuperación de esos archivos. •Lenguaje de definición de datos. •Lenguaje de manipulación de datos. •Lenguaje de consulta. La función general del DBMS es la de aislar a los usuarios de la base de datos de los detalles a nivel del equipo.
- 28. Usuarios Programador de aplicaciones •Responsable de escribir programas de aplicación que utilizan las bases de datos. Usuario final •Aquel que interactúa con el sistema desde una terminal en línea, tiene acceso al sistema a través de una aplicación en línea para el usuario final. Administrador de la base de datos •Responsable del control total del sistema. •Usuario altamente experimentado, ofrece el soporte técnico para la base de datos, decide qué información se mantiene en la base de datos.
- 29. Modelo de Datos Un modelo de datos es un conjunto de conceptos que sirven para describir la estructura de una base de datos: los datos, las relaciones entre los datos y las restricciones que deben cumplirse sobre los datos. Los modelos de datos contienen también un conjunto de operaciones básicas para la realización de consultas (lecturas) y actualizaciones de datos. Además, los modelos de datos más modernos incluyen conceptos para especificar comportamiento, permitiendo especificar un conjunto de operaciones definidas por el usuario.
- 30. Los modelos de datos se pueden clasificar dependiendo de los tipos de conceptos que ofrecen para describir la estructura de la base de datos. Los modelos de datos de alto nivel, o modelos conceptuales, disponen de conceptos muy cercanos al modo en que la mayoría de los usuarios percibe los datos, mientras que los modelos de datos de bajo nivel, o modelos físicos, proporcionan conceptos que describen los detalles de cómo se almacenan los datos en el ordenador. Los conceptos de los modelos físicos están dirigidos al personal informático, no a los usuarios finales. Entre estos dos extremos se encuentran los modelos lógicos, cuyos conceptos pueden ser entendidos por los usuarios finales, aunque no están demasiado alejados de la forma en que los datos se organizan físicamente. Los modelos lógicos ocultan algunos detalles de cómo se almacenan los datos, pero pueden implementarse de manera directa en un ordenador.
- 31. Modelo Conceptual . Que se puede representar con diagramas entidad relación, herramientas de las bases de datos OO Modelo Lógico. Entre ellas están el modelo relaciona, modelo red, modelo jerárquico y modelo OO Modelo Físico, donde los SGDB permiten implementar, como el SL, Oracle etc.
- 32. Práctica