INTRODUCCION A BASE DE DATOS
- 1. 15/09/2022 Bases de Datos 1 Introducción a los Sistemas de Bases de Datos Francisco Moreno Universidad Nacional Medellín
- 2. 15/09/2022 Bases de Datos 2 Historia de las BD Sistemas de archivos: Surgieron debido a la necesidad de almacenar los datos para su correspondiente reuso (persistencia) Desventajas: – Redundancia de datos – Dificultad de integración: Los archivos no se pueden “combinar” fácilmente diferentes formatos y estructura – Alto costo para la propagación de cambios – Alto costo si se cambiaba la estructura de un archivo – Riesgo de inconsistencias debido a actualizaciones simultáneas Informes que requieren datos de diferentes archivos Muchas aplicaciones usaban sus propios archivos
- 3. Historia de las BD • Por ejemplo, suponga que usted tiene datos de empleados: cédula, nombre, dirección, teléfono y de proyectos: nombre, valor, fecha de inicio. Además, un empleado puede estar asignado a varios proyectos y en un proyecto pueden trabajar varios empleados. ¿Cómo guardaría usted estos datos? ¿En varios archivos? ¿En uno solo? • En clase se discuten algunos aspectos sobre este ejemplo o sobre uno similar 15/09/2022 Bases de Datos 3
- 4. Historia de las BD • Note que un diseño físico (distribución de los datos en uno o varios archivos) será posiblemente beneficioso para ciertas aplicaciones (por ejemplo, para ciertas consultas) y será posiblemente desventajoso para otras… 15/09/2022 Bases de Datos 4
- 5. 15/09/2022 Bases de Datos 5 Historia de las BD Procesamiento de Clientes Archivo de Clientes Procesamiento de Ventas Archivo de Ventas Usuario del Archivo de Clientes Usuario del Archivo de Ventas La dificultad para combinar archivos (diferentes formatos y estructura) promovía la redundancia de datos Algunos datos repetidos
- 6. 15/09/2022 Bases de Datos 6 Historia de las BD Sistemas de BD: – Surgieron para solucionar los problemas de los sistemas de archivos – Capacidades: • Manejo de persistencia • Soporte por lo menos de un modelo de datos • Soporte de un lenguaje de alto nivel que permita manipular y definir la estructura de los datos en forma eficiente SQL • Control de acceso Seguridad • Evitar inconsistencias al compartir los datos Definir usuarios, roles, permisos…
- 7. Un ejemplo 15/09/2022 Bases de Datos 7 Taxi Hora X Y t1 8:25 am 100 50 t1 8:30 am 80 42 … t2 6:45 am 99 48 t2 6:50 am 75 40 … El usuario pide un taxi por medio de una aplicación en su celular, el sistema detecta su posición, envía el taxi más cercano y los datos del taxi: conductor, placas… t1 t2 t3
- 8. 15/09/2022 Bases de Datos 8 Definiciones • Base de Datos (BD): Conjunto de datos (con su respectivo esquema) almacenados en algún medio (por ej. un disco) y usados con diversos propósitos por múltiples usuarios • Esquema de la BD: Describe la estructura de los datos requeridos por la organización. Esta estructura suele permanecer estática durante un gran período • Instancia de la BD: Son los datos que en un determinado instante posee la BD. Estos datos suelen cambiar (adiciones, borrados, actualizaciones) constantemente (¿excepto en que tipo de BD?)
- 9. 15/09/2022 Bases de Datos 9 Definiciones • Usuario final: El que interactúa con la BD, usualmente a través de aplicaciones e interfaces • Usuario especialista: El que diseña y programa aplicaciones para los usuarios finales • DBA (DataBase Administrator): El que administra la BD ¿Funciones?
- 10. 15/09/2022 Bases de Datos 10 • Sistema de Gestión de Bases de Datos (SGBD*): Sistema computarizado que permite la gestión de las BD – Es un conjunto de programas – Sirve de interfaz entre los usuarios, los datos y programas de la BD – Interactúa con el sistema operativo – Ejemplos: Oracle, SQL Server, DB2, PostgreSQL. *DBMS: Data Base Management System SGBD
- 11. 15/09/2022 Bases de Datos 11 SGBD • Soporta DDL (Data Definition Language): Lenguaje para la creación del esquema • Soporta DML (Data Manipulation Language): Lenguaje para la inserción, actualización, borrado y consulta de datos • Soporta DCL (Data Control Language): Lenguaje para la gestión de usuarios, roles, permisos, entre otros. SQL incluye estos (sub) lenguajes
- 12. 15/09/2022 Bases de Datos 12 SGBD • Gestión de transacciones: una transacción es una unidad de trabajo que suele incluir varias operaciones sobre la BD (consultas, actualizaciones, borrados) • Recuperación ante fallas y para deshacer (rollback) transacciones: Bitácora (log de transacciones) • Manejo de respaldos (backups) • Independencia de los datos (se explica posteriormente) • Otros servicios
- 13. 15/09/2022 Bases de Datos 13 SGBD Un SGBD debe garantizar las propiedades ACID para las transacciones: – Atomicity (Atomicidad) – Consistency (Consistencia) – Isolation (Aislamiento) – Durability (Durabilidad)
- 14. 15/09/2022 Bases de Datos 14 SGBD La BD en estado consistente La BD podría estar en un estado inconsistente durante la ejecución de la transacción La BD en estado consistente Inicio de una transacción Fin de la transacción: Commit o Rollback Ejecución de la transacción
- 15. SGBD • Bloqueos: compartido (s) y exclusivo (x). Matriz de bloqueos x s x No No s No Sí 15/09/2022 Bases de Datos 15 Transacción 2 solicita: Transacción 1 tiene: Cuando una transacción termina (ya sea con commit o rollback) se liberan sus bloqueos
- 16. SGBD Ejemplo: Saldo de la cuenta #8: $100. Analizar la siguiente situación, donde la transacción 1 hace commit y la transacción 2 hace rollback. 15/09/2022 Bases de Datos 16 Transacción 1 Tiempo Transacción 2 t1 Sumar $50 al saldo de la cuenta #8 Considerar dos casos: a) Leer el valor de la cuenta #8 b) Sumar $20 al saldo de la cuenta #8 t2 t3 Rollback Commit t4
- 17. 15/09/2022 Bases de Datos 17 Compilador DML y optimizador Manejador de transacciones Manejador de almacenamiento Base de Datos física y DD Tablas de autorización (DD) Compilador DDL Tablas de descripción de la B.D (DD) Tablas de acceso concurrente (DD) Compilador DCL Arquitectura de un SGBD Permisos sobre el esquema Consultas y/o programas de usuario Esquema de la BD DD = Diccionario de Datos
- 18. 15/09/2022 Bases de Datos 18 • Diccionario de Datos (DD): – Contiene datos sobre el esquema de la BD, los usuarios, los permisos de acceso, etc. – Almacena los datos que permiten la traducción entre los tres niveles* de la arquitectura ANSI-SPARC (American National Standards Institute, Standards Planning And Requirements Committee). – Es un catálogo autodescriptivo, datos sobre los objetos existentes en el sistema Datos sobre los datos (Metadatos). • Optimizador de consultas: Define el plan de ejecución de las operaciones solicitadas por los usuarios, de tal manera que se ejecuten de manera eficiente. • Manejador de transacciones: Controla el acceso y la concurrencia de operaciones. *Se ven posteriormente. SGBD
- 19. 15/09/2022 Bases de Datos 19 • Manejador de almacenamiento: Con dos componentes: - El manejador de archivos: Recupera desde disco los bloques que contienen los datos solicitados por una transacción. - El manejador de buffer: Mantiene en memoria principal los datos más usados y decide cuando llevar a disco alguno de sus bloques. SGBD
- 20. 15/09/2022 Bases de Datos 20 Ventajas de un SGBD • Reuso de datos y programas • Control de redundancia • Estandarización ¿en qué sentido? • Concurrencia • Es posible equilibrar las cargas de los requisitos (establecer prioridades)
- 21. 15/09/2022 Bases de Datos 21 Ventajas de un SGBD • Integridad (Se cumplen las reglas establecidas ¿Qué tipo de reglas?¿Establecidas por quién?) • Seguridad • Rapidez de desarrollo • Mantenimiento y reingeniería: cambios en en el esquema sin cambiar los programas que los usan (hasta cierto punto)
- 22. 15/09/2022 Bases de Datos 22 Desventajas de un SGBD • Tamaño • Susceptibilidad a fallas (Discutible) • Complejidad en la recuperación a fallas (Discutible) • Lentitud debido a la cantidad de verificaciones que debe hacer ¿Cómo cuáles?
- 23. 15/09/2022 Bases de Datos 23 Sistemas para el soporte para la toma de decisiones (Data Warehouse). BD deductivas, temporales, multimediales (imágenes, audio, videos) consultas sobre estos tipos de datos. BD orientadas a dispositivos móviles. Datos georeferenciados: Sistemas de Información Geográficos (SIG), trayectorias. BD nativas para XML. Big Data: BD NoSQL (Not only SQL) No garantizan ACID. Documentos JSON. Tendencias en BD