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Fundamentos de bases de datos

Presenta: M.T.I. Madaí Ménez Esquivel

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Contenido:• Definición de base de datos• Objetivos de las bases de datos• Usos y aplicaciones de las bases de datos• Arquitectura de una base de datos• Estructura general de un sistema de base de datos

– El gestor de la base de datos– Los usuarios de la base de datos– El administrador de la base de la base de datos– Funciones

• El sistema de comunicación de los distintos componentes (API´s, midleware´s,etc)

• Arquitectura cliente/servidor

Historia de las bases de datos

• ¿Cuándo surgieron las bases de datos?

• ¿Cómo surgieron las bases de datos?

• ¿Quién las creó?

Video de la historia

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¿Qué es una base de datos?

• ¿Cómo se conforma una base de datos?

• ¿Cómo funciona una base de datos?

• ¿Qué podemos hacer con una base de datos?

¿Qué es una base de datos?

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Definición: Base de datos• Es una colección de archivos o tablas relacionadas

con la finalidad de permitir el manejo de la información para su procesamiento.

• Es una estructura de computadora integrada, compartida que aloja un conjunto de datos para el usuario final.

• Es una colección de datos relacionados entre si libres de redundancia.

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Objetivos de las bases de datos Los objetivos principales de un sistema de base de datos

es disminuir los siguientes aspectos:

• Redundancia e inconsistencia de datos.• Dificultad para tener acceso a los datos.• Aislamiento de los datos.• Anomalías del acceso concurrente.• Problemas de seguridad.• Problemas de integridad.

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Usos y aplicaciones de las bases de datos

Usos:- Almacenamiento de datos- Organizar datos- Procesar datos- Proporcionar información clara y oportuna

Aplicaciones:- Rutinarias o de producción - Para la toma de decisiones (almacén de datos)

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Arquitectura de un DBMS• La arquitectura consta de 3 niveles que son:

Nivel Interno. Es el más cercano al almacenamiento físico. Se refiere a la forma de almacenamiento de los datos.

Nivel Externo. Es el más cercano al usuario, se refiere a la forma en que el usuario final ''ve'' los datos.

Nivel Conceptual. Es un nivel de indirección entre los otros dos, se refiere a la forma en que los diseñadores de sistemas ven los datos. Trata de expresar como son los datos realmente.

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Arquitectura del DBMS

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Independencia lógica y Física

INDEPENDENCIA DE LOS DATOS:

Esta se refiere a la libertad que pueda existir para modificar algunos de los esquemas sin queexista la necesidad de reescribir los programas de aplicación.

Existen básicamente dos tipos de independencia:

• INDEPENDENCIA FISICA• INDEPENDENCIA LOGICA

Es relativamente más sencillo y probable lograr la independencia física puestoque una modificación del esquema conceptual, (estructuras, ligas y demás ) inevitablemente requerirá de modificaciones el código para su manipulación.

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Independencia lógica y Física

• INDEPENDENCIA FISICA.- Esta se presenta cuando es posible la modificación del esquema físico sin afectar a los esquemas restantes. Las principales razones para llevar a cabo una modificación del esquema físico serán un ajuste en el hardware de almacenamiento o una redistribución de los datos en él.

• INDEPENDENCIA LOGICA.- Ocurre cuando se modifica el esquema conceptual sin afectar al resto de los esquemas. Básicamente se modifica el esquema conceptual cuando cambian las características de los datos a almacenar.

Independencia lógica y física

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IND. LOGICA

IND. FÍSICA

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Sistema deAdministración de Bases de DatosGestor de Base de Datos

Manejador de Bases de Datos

(DBMS:Data Base Management System)

El DBMS es un conjunto de programas que se encargan de manejar la creación y todos los accesos a las bases de datos.

Se compone de un lenguaje de definición de datos (DDL: Data Definition Language), de un lenguaje de manipulación de datos (DML: Data Manipulation Languaje), y de un lenguaje de consulta (SQL: Structured Query Language).

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Gestor de Base de Datos • Es el nivel de software que provee el acceso a la

información a un alto nivel de abstracción. En lugar de manipular archivos, registros, índices, el programa de aplicación opera en términos de clientes, cuentas, saldos, etc. Ejemplos:

Informix Oracle

Access SQL Server

InterBase MySQL

DB2 PostgreSQL

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Gestor de Base de datos

Un DBMS es una colección de numerosas rutinas de softwareinterrelacionadas, cada una de las cuales es responsable de alguna tareaespecífica.

Las funciones principales de un DBMS son:

• Crear y organizar la Base de datos.• Establecer y mantener las trayectorias de acceso a la base de datos de

tal forma que los datos puedan ser accedidos 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.

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Funciones principales de un DBMS:continuación….

• Responsable del verdadero almacenamiento de los datos.

• Respaldo y recuperación.

• Control de concurrencia.

• Seguridad e integridad.

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USUARIOS DE LA BASE DE DATOS• El objetivo primordial de un sistema de base de datos es proporcionar un

entorno para recuperar información y almacenar nueva información en la base de datos.

• Las personas que tienen acceso al DBMS se clasifican de la siguiente manera:

– USUARIOS INGENUOS. – Son aquellos que interactúan con el sistema por medio de aplicaciones permanentes.

– USUARIOS SOFISTICADOS.- son aquellos con la capacidad de acceder a la información por medios de lenguajes de consulta.

– PROGRAMADORES DE APLICACIÓN.- son aquellos con un amplio dominio del DML capaces de generar nuevos módulos o utilerías capaces de manejar nuevos datos en el sistema.

– USUARIOS ESPECIALIZADOS.- son aquellos que desarrollan módulos que no se refieren precisamente al manejo de los datos, si no a aplicaciones avanzadas como sistemas expertos, reconocimientos de imágenes, procesamiento de audio y demás.

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Administrador de la base de datos (Data Base Administrator (DBA))

• El DBA es la persona encargada de definir y controlar las bases de datos corportivas, además proporciona asesoría a los desarrolladores, usuarios y ejecutivos que la requieran.

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Funciones Básicas del DBA

1. Creación de Bases de Datos y Tablas.

2. Forzar la Seguridad

3. Asegurar la Integridad de los datos.

4. Respaldos y Recuperación.

5. Administrar la Concurrencia.

6. Creación de Indices.

7. Optimización del Acceso a Datos.

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ESTRUCTURA GENERAL DEL SISTEMA

• El sistema global puede verse como la agrupación e interacción de los siguientes elementos:

• MANEJADOR DE ARCHIVOS. • MANEJADOR DE BASE DATOS.• PROCESADOR DE CONSULTAS.• PRECOMPILADOR DE DML. • COMPILADOR DE DDL.

• Las estructuras de datos requeridas para la operación del DBMS son:

• ARCHIVOS DE DATOS.• DICCIONARIO DE DATOS. • INDICES.

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Acceso a la base de datos• 1) El usuario solicita cierta información contenida en la

base de datos.

2) El DBMS intercepta este requerimiento y lo interpreta.

3) El DBMS realiza las operaciones necesarias para accesar y/o actualizar la información solicitada.

B.de D.

DBMSUsuario

Midlleware

APLICACIONES

ODBCJDBC

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Arquitectura cliente/servidor

• Un sistema de base de datos puede ser visto como un sistema que tiene una estructura muy sencilla de dos partes, las cuales consisten en un servidor (servicio de fondo) y un conjunto de clientes (aplicaciones para el usuario, partes frontales).

Base de datos

Aplicaciones clientes

DBMS(servidor)

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• La arquitectura cliente/servidor es un modelo para el desarrollo de sistemas de información, en el que las transacciones se dividen en procesos independientes que cooperan entre sí para intercambiar información, servicios o recursos.

• Se denomina cliente al proceso que inicia el diálogo o solicita los recursos y servidor, al proceso que responde a las solicitudes.

• Es el modelo de interacción más común entre aplicaciones en una red.

• No forma parte de los conceptos de la Internet, sin embargo todos los servicios estándares de alto nivel propuestos en Internet funcionan según este modelo.

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Arquitectura cliente/servidor• Los principales componentes del esquema

cliente/servidor son: los Clientes, los Servidores y la infraestructura de comunicaciones.

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• Los clientes realizan generalmente funciones como:

– Manejo de la interface del usuario. – Captura y validación de los datos de entrada. – Generación de consultas e informes sobre las

bases de datos.

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Arquitectura cliente/servidor• Por su parte los servidores realizan, entre otras, las

siguientes funciones:

– Gestión de periféricos compartidos. – Control de accesos concurrentes a bases de datos compartidas. – Enlaces de comunicaciones con otras redes de área local o extensa. – Siempre que un cliente requiere un servicio lo solicita al servidor

correspondiente y éste, le responde proporcionándolo.

Normalmente, pero no necesariamente, el cliente y el servidor están ubicados en distintos procesadores. Los clientes se suelen situar en ordenadores personales y/o estaciones de trabajo y los servidores en procesadores departamentales o de grupo.

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• Entre las principales características de la arquitectura cliente / servidor, se pueden destacar las siguientes:

– El servidor presenta a todos sus clientes una interface única y bien definida.

– El cliente no necesita conocer la lógica del servidor, sólo su interface externa.

– El cliente no depende de la ubicación física del servidor, ni del tipo de equipo físico en el que se encuentra, ni de su sistema operativo.

– Los cambios en el servidor implican pocos o ningún cambio en el cliente.

Una infraestructura Cliente/Servidor consta de tres componentes esenciales,

•1. Plataforma Operativa.- La plataforma deberá soportar todos los modelos de distribución Cliente/Servidor, todos los servicios de comunicación, y deberá utilizar, preferentemente, componentes estándar de la industria para los servicios de distribución. Los desarrollos propios deben coexistir con las aplicaciones estándar y su integración deberá ser imperceptible para el usuario. Igualmente, podrán acomodarse programas escritos utilizando diferentes tecnologías y herramientas.

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2. Entorno de Desarrollo de Aplicaciones. - Debe elegirse después de la plataforma operativa. Un entorno de aplicación incremental, debe posibilitar la coexistencia de procesos cliente y servidor desarrollados con distintos lenguajes de programación y/o herramientas, así como utilizar distintas tecnologías (por ejemplo, lenguaje procedural, lenguaje orientado a objetos, multimedia), y que han sido puestas en explotación en distintos momentos del tiempo.

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• 3. Gestión de Sistemas. - Estas funciones aumentan considerablemente el costo de una solución, pero no se pueden evitar. Siempre deben adaptarse a las necesidades de la organización, y al decidir la plataforma operativa y el entorno de desarrollo, es decir, en las primeras fases de la definición de la solución, merece la pena considerar los aspectos siguientes: • ¿Qué necesitamos gestionar?

• ¿Dónde estarán situados los procesadores y estaciones de trabajo?

• ¿Cuántos tipos distintos se soportarán?

• ¿Qué tipo de soporte es necesario y quién lo proporciona?

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Bibliografía

• Ramez A. Elmasri, Shamkant B. Navathe, Fundamentos de Sistemas de Bases de Datos, 3ra. Edición, Pearson Addison Wesley.

• Catherine M. Ricardo, Bases de Datos, Mc Graw Hill, 2009

• Peter Rob, carlos Coronel, Sistemas de Bases de Datos, Diseño, Implementación y Administración, Ed. Ciencias e Ingenierías, Thomson.

• Henry F. Korth, Abraham Silbertchatz., Fundamentos de Bases de datos, 4/E., Ed. Mc Graw Hill.

• C.J. Date., Introducción a los Sistemas de Bases de Datos, 7ª. Ed., Ed. Prentice Hall.

• David M. Kroenke., Procesamiento de bases de datos, Fundamentos,

diseño e instrumentación, 5ª. Ed. Ed. Prentice Hall.

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