Bases de Datos - Parte 2/10 Sistemas de bases de datos
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El documento describe los conceptos fundamentales de los sistemas gestores de bases de datos, incluyendo los tres esquemas (interno, conceptual y externo), la independencia de datos, el procesamiento de consultas y transacciones. Explica que un DBMS mantiene la coherencia entre los esquemas y la independencia de los datos al nivel físico y lógico. También resume los pasos clave en la ejecución de consultas y transacciones, como la compilación, planificación, buffers y control de concurrencia.
Bases de Datos - Parte 2/10 Sistemas de bases de datos
- 1. Sistemas de Información II Tema 2. Sistemas gestores de bases de datos Carlos Castillo UPF – 2007 Bibliografía: Elmasri y Navathe: “Fundamentos de Sistemas de Bases de Datos” 3ª edición, 2002 (Capítulo 2). Garcia-Molina, Ullman y Widom: “Database systems: the complete book”. Prentice-Hall (Capítulo 1).
- 2. Agenda Tipos de DBMS Arquitectura de tres esquemas Independencia de datos Resolución de consultas Transacciones Interfaces de usuario
- 3. Tipos de DBMS Según modelo de datos Sistemas gestores de datos relacionales Sistemas gestores de datos orientados a objetos Sistemas gestores de datos objeto-relacionales Según número de usuarios Monousuario Multiusuario Según número de sitios Centralizado Distribuído
- 4. Modelo general Cliente-servidor Servidor: gestiona la base de datos Cliente: permite enviar comandos al servidor Otras arquitecturas Múltiples capas para llegar al servidor Distribuída Paralela etc.
- 5. Arquitectura general Mayor abstracción
- 7. Nivel interno Estructura física de almacenamiento Todos los detalles de cómo el DBMS utiliza el disco duro la memoria, etc. Tema principal El sistema debe ser rápido en responder y eficiente en el uso de espacio Administrador de la base de datos
- 8. Nivel conceptual Estructura lógica de almacenamiento Diseño conceptual de la base de datos Tablas, columnas, etc. Tema principal El diseño debe reflejar conceptualmente el problema a modelar Administradores de datos
- 9. Nivel externo Vistas sobre las tablas Requiere sólo acceso parcial a los datos Público objetivo Desarrolladores de aplicaciones Usuarios finales Tema principal Cada vista debe reflejar adecuadamente la parte de los datos que interesa a cada uno
- 10. Definición: Esquema de la base de datos Descripción de la estructura de la base de datos.
- 11. Definición: Esquema interno Descripción de la organización física de los datos: estructuras de datos en disco y rutas de acceso.
- 12. Definición: Esquema conceptual Descripción de la estructura lógica de la base de datos completa (ej.: a través de diagramas entidad-relación). Se omiten los detalles del almacenamiento físico.
- 13. Definición: Esquema externo Descripción de la estructura lógica de una parte de la base de datos que es de interés a un grupo particular.
- 14. Tarea de la base de datos Mantener la coherencia entre estos esquemas Mantener independencia de los datos
- 15. Definición: Independencia física de datos El esquema conceptual no es afectado por cambios al esquema físico de datos.
- 16. Definición: Independencia lógica de datos Algunos elementos del esquema externo no son afectados por cambios al esquema conceptual.
- 17. Independencia de datos Independencia lógica de datos Agregar más columnas no afecta las vistas Modificar columnas sólo afecta las vistas que incluyen esas columnas Independencia física de datos Si el DBMS modifica su organización interna de ficheros, no pasa nada con el esquema conceptual (sucede cuando hay un cambio de versión, o al migrar a otro DBMS)
- 18. Consultas a bases de datos
- 19. Lenguajes Según nivel Alto nivel: no procedimientos Bajo nivel: procedimientos Según área Vistas, definición de datos, manipulación de datos, etc..
- 20. Lenguajes para interactuar con bases de datos Lenguaje para definir vistas Ej.: lenguaje de reportes Lenguaje para definir datos CREATE ... Lenguaje para definir almacenamiento Para escoger un cierto esquema interno Lenguaje para manipulación de datos SELECT, UPDATE, ...
- 21. Lenguajes en la práctica Lenguaje para definir vistas SQL O algún lenguaje propietario para reportes Lenguaje para definir datos SQL Lenguaje para definir almacenamiento Extensiones propietarias de SQL Lenguaje para manipulación de datos SQL
- 22. Resolución de consultas Usuarios, aplicaciones
- 23. Ejecución de una consulta Consulta en SQL -> compilador Plan de ejecución de la consulta Se puede recuperar usando “explain QUERY” Ejemplo explain en postgres: EXPLAIN SELECT * FROM agenda; Seq scan on agenda (cost=5, rows=5) EXPLAIN SELECT * FROM agenda WHERE nacimiento > 1985; Idx scan on agenda (cost=2, rows=5)
- 24. Planificador de consultas Buscar el mejor orden Puede ser difícil en consultas complejas Ej.: nombre de las sucursales en Madrid en que trabajen empleados de más de 64 años Conviene primero filtrar lo más restrictivo Pasar pocos datos de una etapa a otra Recorrer columnas indexadas primero Optimización de consultas
- 25. Consultas y buffers Procesador de consultas Solicita fragmentos al administrador de buffers Fragmentos son índices, filas, etc. Administrador de buffers Usar la memoria apropiadamente Procesamiento de transacciones Control de concurrencia Hasta qué punto podemos admitir dos usuarios haciendo algo al mismo tiempo Registro y recuperación en caso de fallas
- 26. Transacciones Ejemplo: mover dinero de una cuenta bancaria a otra, ¿se quita a una cuenta primero o se agrega a la otra? BEGIN TRANSACTION y END TRANSACTION Registro y recuperación en caso de fallas Cada cambio es almacenado separadamente Se deshacen los cambios de las transacciones que quedaron “a medias” Control de concurrencia Bloquear y desbloquear tablas
- 27. Ejemplo transacciones BEGIN x.saldo=x.saldo - 10 y.saldo=y.saldo + 10 END BEGIN z=y.saldo y.saldo=z + 40 END
- 28. Falla 1: transacción a medias BEGIN x.saldo=x.saldo - 10 ---falla de energía--- Recuperación (rollback): x.saldo=x.saldo + 10
- 29. Falla 2: traslape de transacciones ORDEN DE EJECUCIÓN x.saldo=x.saldo – 10 z=y.saldo y.saldo=y.saldo + 10 y.saldo=z+40 ---ERROR---
- 30. Transacciones ( A.C.I.D .) Atomicidad Se ejecuta toda la transacción o nada Consistencia Antes y después de la transacción la base de datos está consistente Isolation (aislamiento) Cada transacción debe aparecer como algo separado de otras transacciones Durabilidad Una vez hecha la transacción ésta es durable
- 31. Interfaces de usuario Intérprete de comandos Formularios Interfaces gráficas Interfaces parametrizadas Web Interfaces en lenguaje natural
- 32. MySQLadmin (Web)
- 34. Utilidades adicionales de un DBMS Importar-exportar datos Copia de respaldo Reorganización de ficheros Control de rendimiento Ej.: creación de nuevos índices
- 35. Resumen Niveles interno-conceptual-externo Interpretación de consultas pasa por varios procesos Lo más complejo es el procesamiento de transacciones