PDF de programación - Tema III - Sistemas de Gestión de Bases de Datos

TEMA III

Sistemas de Gestión de

Bases de Datos

Sistemas de Gestión de Bases de Datos (SGBD)

• Objetivos:

– conocer la arquitectura ANSI/SPARC para sistemas de gestión de

bases de datos (SGBD).

– aprender el concepto de independencia de datos.
– aprender mecanismos y estrategias para el control de la integridad

(calidad) y seguridad (privacidad) en bases de datos (BD).

– Conocer las organizaciones de ficheros que sirven de soporte a la
implementación de relaciones en las bases de datos relacionales.

Sistemas de Gestión de Bases de Datos (SGBD)
Temario

3.1 Sistema de gestión de bases de datos: componentes y funciones.
3.2 Independencia de datos.
3.3 Integridad.

3.3.1 Concepto de transacción. Procesamiento de transacciones.
3.3.2 Integridad semántica.
3.3.3 Accesos concurrentes.
3.3.4. Reconstrucción de la base de datos.

3.4 Seguridad.

3.4.1 Control de usuarios.
3.4.2 Control de accesos permitidos.

3.5 Implementación de Bases de Datos Relacionales.

3.1.- Sistema de Gestión de Bases de Datos
SGBD: Software que permite la creación y manipulación de bases

de datos.

SGBD

Se basa

modelo de datos (modelo relacional)

Se compone

estructuras de datos y operadores asociados

3.1.1.- Componentes y funciones del SGBD

3.1.1.- Componentes y funciones del SGBD.

Los SGBD permiten:

– descripción unificada de los datos e independiente de las

aplicaciones

– independencia de las aplicaciones respecto a la

representación física de los datos

– definición de vistas parciales de los datos para distintos

usuarios

– gestión de la información
– integridad y seguridad de los datos

Objetivos de técnicas BD

Funciones SGBD

Componentes SGBD

• descripción unificada e
independiente de los datos

• independencia de las

aplicaciones

• definición de vistas parciales

Definición de datos a
varios niveles:
• esquema lógico
• esquema interno
• esquemas externos

Lenguajes de definición
de esquemas y
traductores asociados

3.1.1.- Componentes y funciones del SGBD.

3.1.1.- Componentes y funciones del SGBD.

Objetivos de técnicas BD

Funciones SGBD

Componentes SGBD

Objetivos de técnicas BD

Funciones SGBD

Componentes SGBD

Gestión de la información

Manipulación de los datos:

• consulta
• actualización

Gestión y administración
de la base de datos

Lenguajes de
manipulación y
traductores asociados

Herramientas para:
• reestructuración
• simulación
• estadísticas
• impresión

Integridad y seguridad de
los datos

Control de:

• integridad semántica
• accesos concurrentes
• reconstrucción en caso
de fallo
• seguridad (privacidad)

Herramientas para:

• control integridad
• reconstrucción
• control seguridad

3.1.2.- Esquema de acceso del SGBD a los datos

3.1.2.- Esquema de acceso del SGBD a los datos

Aplicación 1

Aplicación 2

Aplicación 3

Descripción
unificada de los
datos

Independencia
de datos

Esquemas externos

Esquema lógico
(especificación)

Esquema interno
(implementación)

Integración de toda
la información del
sistema

BD

Persistencia

SGBD

•Control de seguridad
•Control de integridad semántica
•Control de accesos concurrentes
•Reconstrucción

SO

Órdenes y flujo de datos
Consultas del SGBD a
la definición de los datos

3.1.2.- Esquema de acceso del SGBD a los datos
Aplicación 1: accede a la información a través del esquema

externo 1

SELECT nombre, salario_men

FROM Administrativo
WHERE dni = parámetro

Esquema externo aplicación 1:

CREATE VIEW Administrativo (dni, nombre, salario_men)

AS SELECT dni, nombre, salario/14

FROM Empleado
WHERE tipo=‘AD’

Esquema lógico:

CP: {dni}

Empleado(dni, nombre, dirección, salario, tipo)

Esquema Interno:

Fichero ordenado Empleado con índice primario sobre

el campo dni en el camino h:/disco1/gerencia

3.1.2.- Esquema de acceso del SGBD a los datos

Usuario 1

Aplicación 1

área de datos de
la aplicación 1

1. Consulta sobre las
estructuras de datos del
esquema externo 1

7. Datos

área de trabajo
del SGBD

SGBD

Esquema externo 1

Esquema lógico

Esquema interno

2. Correspondencia
entre esquemas

SGBD: control del acceso y resolución de la operación pedida

3.Solicita registro
de fichero de datos

6. registro

SO: Manipulación de los controladores de los dispositivos de

memoria secundaria

mandato

flujo de datos

operación

bloque

BD

buffers de
memoria

5. Operación de
entrada-salida

Administrador de
ficheros del SO

4. Solicita bloque
de datos del disco

Administrador de
E/S del SO

3.1.2.- EJEMPLO. Especificación

3.1.2.- EJEMPLO. Esquema Lógico (SQL)

Una pequeña inmobiliaria desea mantener información sobre los edificios cuya venta
gestiona. Se quiere saber:

– De cada edificio, el código, la ubicación, el distrito, el propietario, el precio solicitado

por éste y el agente encargado de la venta si ya está asignado.

– De cada propietario, el código, nombre y teléfono.
– De cada agente el DNI, el nombre, la comisión por cada venta, los años de antigüedad y

el teléfono.

Las restricciones que deben cumplirse son las siguientes:

– La comisión de un agente no puede exceder el 3% si su antigüedad es menor de 3 años.
– No se quiere tener información de propietarios si no se tiene al menos un edificio para la

venta.

Grupos de trabajo:

– El personal de administración tiene acceso a toda la información comentada.
– El jefe de la inmobiliaria sólo desea tener información referente a los edificios con precio

solicitado superior a 5 millones. De cada uno desea el código, la ubicación, y el distrito.

– El jefe es el único que puede modificar la información de los agentes.

CREATE SCHEMA Inmobiliaria
CREATE TABLE Edificios

(Código d_cod PRIMARY KEY,
Distrito d_dis NOT NULL,
Dni_age d_dni FOREIGN KEY REFERENCES Agente

Precio d_pre NOT NULL,

Ubicación d_ubi NOT NULL,

ON UPDATE CASCADE, ON DELETE NO ACTION

Dueño d_cod NOT NULL, FOREIGN KEY(Dueño) REFERENCES Propietario (cod)

ON UPDATE CASCADE ON DELETE CASCADE)

CREATE TABLE Propietarios

(Cod d_cod PRIMARY KEY, Nombre d_nom NOT NULL, Teléfono d_tel NOT NULL)

CREATE TABLE Agentes

(Dni_age d_dni PRIMARY KEY, Comisión d_com, Años d_años NOT NULL,
Tel d_tel NOT NULL, CHECK NOT (años < 3 AND comisión > 3))
CREATE ASSERTION no_propet_sin_edificios CHECK NOT EXISTS

(SELECT * FROM Propietarios WHERE cod NOT IN (SELECT Dueño FROM Edificio))

3.1.2.- EJEMPLO. Esquemas Externos (SQL)

3.1.2.- EJEMPLO. Esquema Físico

GRANT ALL ON Edificios TO PUBLIC;
GRANT ALL ON Propietarios TO PUBLIC;
GRANT SELECT ON Agentes TO PUBLIC;

ESQUEMA EXTERNO DEL JEFE:

CREATE VIEW más_de_5 AS

SELECT código, ubicación, distrito
FROM Edificios
WHERE E.precio >= 5000000;

GRANT ALL ON más_de_5 TO Jefe;
GRANT ALL ON Agentes TO Jefe;
+ El resto de tablas del esquema lógico (excepto edificios)

ESQUEMA EXTERNO DEL PERSONAL ADMINISTRACIÓN :

Todas las tablas del esquema lógico

Edificios :

Fichero disperso por dni_age
Índice B+ sobre (distrito + precio)

Propietarios

Fichero disperso por cod
Índice B+ sobre nombre

Agentes

Fichero desordenado (se suponen pocos agentes).

3.1.2.- EJEMPLO. Proceso de Acceso

3.2.- Independencia de datos.

El jefe se pregunta:
¿código y ubicación de los edificios del distrito 05?

U suario 1

Aplicación 1

área de datos de
la aplicación 1

1. La aplicación interpreta la selección del
jefe como:
SELECT código, ubicación
FROM más_de_5 WHERE distrito = ‘05’;

2. El SGBD convierte la consulta del
esquema externo al esquema lógico:
SELECT código, ubicación
FROM Edificios E
WHERE E.precio >= 5000000

AND E.distrito = ‘05’;

1. Consulta sobre las
estructuras de datos del
esquema externo 1

7. D atos

Esq. Ext.
Esq. Lóg.
Esq. Int.

2. Correspond.
entre esquemas

SG BD

3.Solicita registro
de fichero de datos

6. registro

mandato

NO HAY MÁS

Propiedad que asegura que los programas de
aplicación sean independientes de los cambios
realizados en datos que no usan o en detalles de

representación física de los datos a los que acceden.

área de trabajo
del SG B D

BD

5. O p.
de E/S

bloque

buffers de
memoria

flujo de datos

3,4,5,6. REPETIR:
“Leer usando el índice B+ sobre
(distrito + precio) el primer registro con
distrito = ‘05’ y precio >= 5000000:
HASTA QUE NO HAYA MÁS REGISTROS

operación

Adm inistrador de
ficheros del SO

4. Solicita bloque
de datos del disco

Admor. de
E/S del SO

7. Eliminar los atributos que no se han solicitado

3.2.- Independencia de datos.
Propuesta de arquitectura del grupo de estudio ANSI/SPARC
(1977) para los SGBD: plantea la definición de la base de datos a
tres niveles de abstracción:

– Nivel conceptual ⇒ Esquema conceptual

• descripción de la BD con independencia del SGBD

– Nivel interno ⇒ Esquema interno

• descripción de la BD en términos de su representación

física

– Nivel externo ⇒ Esquema externo

• descripción de las vistas parciales de la BD que poseen

los distintos usuarios

3.2.- Independencia de datos.
Debido a que no existe un modelo conceptual generalizado y accesible
a los distintos tipos de SGBD, se prefiere distinguir cuatro niveles:
– Nivel conceptual ⇒ Esquema conceptual

descripción organizativa de la BD

– Nivel lógico ⇒ Esquema lógico

descripción de la BD en términos del modelo de datos del SGBD

– Nivel interno ⇒ Esquema interno

descripción de la BD en términos de su representación física

– Nivel externo ⇒ Esquema externo

descripción de las vistas parciales de la BD que poseen los

distintos usuarios

3.2.- Independencia de datos.
Un SGBD que soporte la arquitectura de niveles debe:

– permitir definir los distintos esquemas de la base de datos

(a excepción del esquema conceptual)

– establecer las correspondencias entre los esquemas.
– aislar los esquemas: los cambios en un esquema no deben

afectar a los esquemas de nivel superior y por tanto, tampoco
a los programas de aplicación.

INDEPENDENCIA DE DATOS

3.2.- Independencia de datos.

Esquema
externo 1

Esquema
externo 2

Esquema
ext erno n

…

Correspondencia
externo-lógico

Correspondencia
lógico-físico

Esquema