bases de datos ii: el entorno

ESCUELA:

NOMBRES:

BASE DE DATOS I

CICLO

Ciencias de la Computación

Ing. Juan Carlos Morocho

OCTUBRE 2009 – FEBRERO 2010

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BIMESTRE: I BIMESTRE

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Capítulo 2

El entorno de la base de datos

© Pearson Education Limited 1995, 2005

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Capítulo 2 - Objetivos

Propósito y origen de la arquitectura de base de datos en tres niveles

Contenido de los niveles externo, conceptual e interno

Propósito de las asignaciones entre los niveles externo/conceptual y conceptual/interno

Significado de la independencia lógica y física de los datos.

Distinción entre DLL y DML

Clasificación de los modelos de datos.

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Capítulo 2 - Objetivos

El propósito y la importancia del modelado conceptual.

Servicios y funciones típicas que un SGBD debe proporcionar.

La función y la importancia del catálogo del sistema.

Los componentes software de un SGBD. Significado de la arquitectura cliente-servidor y

las ventajas que este tipo de arquitectura tiene para un SGBD.

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Objetivos de la arquitectura en tres niveles

Todos los usuarios deben poder acceder a los mismos datos.

La forma en que un usuario ve los datos ha de ser inmune a los cambios hechos en la forma en que otros usuarios los ven.

Los usuarios no deben necesitar conocer las estructuras de almacenamiento físico de la base de datos.


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Objetivos de la arquitectura en tres niveles

El DBA debe poder cambiar las estructuras de almacenamiento de la base de datos sin que afecte a las vistas de los usuarios.

La estructura interna de la base de datos no debería verse afectada por los cambios que se efectúen en lo relativo a los aspectos físicos de almacenamiento.

El DBA debe poder modificar la estructura conceptual de la base de datos sin afectar a todos los usuarios.


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La arquitectura en tres niveles de ANSI-SPARC


Nivel externo

Nivel conceptual

Nivel interno

Organización física de los datos

Usuario 1 Usuario 2 Usuario n

Vista 1

Base de datos

Vista 2 Vista 3

Esquema conceptual

Esquema interno

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Nivel externo Vista que los usuarios tienen de la base

de datos. Describe la parte de la base de datos

que es relevante para cada usuario.

Nivel conceptual Vista comunitaria de la base de datos. Describe qué datos están almacenados

en la base de datos y las relaciones existentes entre los mismos.

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Nivel Interno Representación física de la base de

datos en la computadora. Describe cómo están almacenados los

datos en la base de datos.


Diferencias entre los tres niveles de la arquitectura ANSI-SPARC

Nivel conceptual

Nivel interno

Vista externa 1

Vista externa 2

/* puntero en siguiente registro Staff *//* definición de índices para Staff */

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Independencia de los datos

Independencia lógica de los datos Hace referencia a la inmunidad de los

esquemas externos a las modificaciones que se efectúen en el esquema conceptual.

Cambios en el sistema conceptual (E.j. añadir/quitar entidades).

No debe requerir una modificación en el esquema externo o la reescritura de los programas de aplicación disponibles.

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Independencia de los datos

Independencia física de los datos Hace referencia a la inmunidad del

esquema conceptual a los cambios que se efectúen en el esquema interno.

Cambios en el sistema interno (E.j.utilizar diferentes organizaciones de archivos o distintas estructuras de almacenamiento).

No ha de requerir un cambio en los sistemas conceptuales o esquemas externos.


Independencia de los datos en la arquitectura de tres niveles de ANSI-

SPARC

Correspondencia externo/conceptual

Correspondencia conceptual/ Interno

Independencia lógica de los datos

Independencia física de los datos

Esquema externo

Esquema externo

Esquema externo

Esquema conceptual

Esquema interno

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Lenguajes de la base de datos

Lenguaje de definición de datos (DDL) Permite al DBA o al usuario describir y

nombrar las entidades, atributos y relaciones requeridas por la aplicación

Junto con cualquier restricción asociada de integridad y seguridad.


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Lenguajes de la base de datos

Lenguaje de Manipulación de Datos (DML,Data Manipulation Language) Proporciona un conjunto de operadores para

permitir las manipulaciones básicas de los datos contenidos en las bases de datos.

Lenguajes DML procedimentales Lenguajes DML no procedimentales Lenguajes de cuarta generación (4GLs, Fourth Generation Languages)

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Modelos de datos

Colección integrada de conceptos para describir y manipular datos, las relaciones existentes entre los mismos y las restricciones aplicables a los datos dentro de una organización.

Los modelos de datos comprenden: Una parte estructural Una parte manipulativa Posiblemente, un conjunto de

restricciones de integridad.

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Modelos de datos

Propósito Representar los datos de una manera

comprensible.

Las categorías de modelos de datos incluyen: Basados en objetos Basados en registros Físicos


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Modelo de datos relacional


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Modelo de datos en red


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Modelo de datos jerárquico


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Modelado conceptual El esquema conceptual es el «corazón» de la

base de datos que da soporte a todas las vistas externas.

Debe ser una representación completa y precisa de los requisitos de datos de la organización.

El modelado conceptual es el proceso de construir un modelo del uso de la información dentro de una empresa que debe ser independiente de los detalles de implementación.

El resultado es un modelo de datos conceptual.

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Funciones de un SGBD Almacenamiento, extracción y

actualización de datos.

Un catálogo accesible al usuario.

Soporte de transacciones.

Servicios de control de concurrencia.

Servicios de recuperación.

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Funciones de un SGBD

Servicios de autorización.

Soporte para la tramitación de datos.

Servicios de integridad.

Servicios para mejorar la independencia de los datos.

Servicios de utilidad.

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Catálogo de sistema

Almacena la información (metadata) que describe los datos de la base de datos.

Es uno de los componentes fundamentales de los SGBD.

Normalmente almacena: Nombres, tipos y tamaños de los elementos

de datos; Las restricciones aplicables a los datos; Los nombres de los usuarios autorizados; Los elementos de datos accesibles a cada

usuario y los tipos de acceso permitidos; Las estadísticas de uso.

Componentes de un SGBD

Programadores Usuarios DBA

Base de datos y catálogo del sistema

Programas de aplicación

Consultas

Gestor de base de datos

Procesador de consultas

Código objeto del programa

Esquema de base de datos

Compilador DDL

Preprocesador DML

Gestor del diccionario

Métodos de acceso

Gestor de archivos

Búferes del sistema

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Componentes de un gestor de base de datos (DM, DatabaseManager)


Gestor de datos

Gestor de base de datos

Base de datos y catálogo del sistema

Código objeto del programa

Procesador de consultas

Gestor del catálogo

Control de autorización

Comprobador de integridad

Procesador de comandos

Optimizador de consultas

Gestor de transacciones

Planificador

Gestor del búfer

Gestor de recuperación

Métodos de acceso

Gestor de archivos

Búferes del sistema

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Arquitecturas de SGBD multiusuario

Teleprocesamiento

Servidor de archivos

Cliente-servidor


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Teleprocesamiento

Arquitectura tradicional. Única unidad central de proceso con

una serie de terminales conectados.


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Servidor de archivos conectado a varias estaciones de trabajo a través de una red.

El servidor de archivos almacena la base de datos.

Los SGBD y las aplicaciones se ejecutan en cada estación de trabajo.

Los inconvenientes incluyen: Gran cantidad de tráfico de red. Copia del SGBD en cada estación de trabajo. Control de concurrencia, de recuperación y

de integridad más complejos.


Arquitectura del servidor de archivos

Estación de trabajo 2

Estación de trabajo 1 Estación de trabajo 3

Solicitudes de datos Archivos devueltos

Base de datos


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Cliente-servidor tradicional en dos niveles

El cliente (nivel 1) gestiona el interfaz de usuario y ejecuta las aplicaciones.

El servidor (nivel 2) almacena la base de datos y el SGBD.

Las ventajas incluyen: Acceso más universal a las bases de datos

existentes; Mejor funcionamiento; Posible reducción de los costes de hardware; Reducción de los costes de comunicaciones; Mayor coherencia.© Pearson Education Limited 1995, 2005


Cliente 2

Cliente 1 Cliente 3

Solicitudes de datosDevolución de datos seleccionados

Servidor (con SGBD)

Base de datos


Primer nivel

Cliente

Tareas

Interfaz de usuarioLógica principal de negocio y de procesamiento de datos

TareasPrimer nivel

Servidor de la base de datos

Validaciones del lado del servidor

Acceso a base de datos

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Cliente-servidor en tres niveles

El lado del cliente presentó dos problemas que impedían una escalabilidad real: Clientes «complejos» que requerían unos

recursos considerables para que la computadora del cliente lo ejecutara correctamente.

Las tareas de administración en el lado del cliente eran bastante significativas.

En 1995 se propusieron tres niveles, cada uno de los cuales podía ejecutarse en una plataforma distinta.


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Ventajas: Cliente «simple», que requiere un hardware

menos costoso. Mantenimiento de las aplicaciones

centralizado. Resulta más sencillo modificar o sustituir uno

de los niveles sin que los otros se vean afectados.

Resulta más fácil equilibrar la carga de procesamiento al separar la lógica principal del negocio de las funciones de base de datos.

Se adapta de forma bastante natural a los entornos web.

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Primer nivel

Cliente

Segundo nivel

Servidor de aplicaciones

Tareas

Interfaz de usuario

TareasLógica principal del negocioLógica de procesamiento de

datos

Tercer nivel

Servidor de base de datos

Tareas

Validaciones de datosAcceso a base de datos

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Monitores de procesamiento de transacciones(TPM)

Programa que controla la transferencia de datos entre clientes y servidores para proporcionar un entorno coherente, particularmente para el procesamiento de transacciones en línea (OLTP, Online Transaction Processing ).


TPM como nivel intermedio en una arquitectura cliente-servidor de tres

niveles

Solicitudes de servicio

Servicio

Servicio

Servicio

Servicio

Clientes Servidor de aplicaciones con monitor TP

Nivel 1 Nivel 2 Nivel 3

Servidores de base de datos

Base de datos

Base de datos