PDF de programación - Tema 2. Los sistemas de gestión de bases de datos

Universidad de Los Andes
Escuela de Ingeniería de Sistemas
Departamento de Computación

Tema 2. Los sistemas de gestión de bases de datos

Tema 2. Los sistemas de gestión de
bases de datos

 Contenidos:

 Objetivo:

 Reseña histórica

 Objetivos

 Conceptos generales

 Arquitectura de referencia

 Ejemplos de las estructuras

de varios Sistemas de
Gestión de Bases de Datos
(SGBD) comerciales

 Lograr una visión general de
la estructura de los SGBD y
de su evolución

 Actividades:

 Leer: Elmasri y Navathe, cap.

1 y 2

 Realizar el ejercicio 1

2

EISULA. Dpto. De Computación. Isabel Besembel C. Base de Datos. Sem. U-19

2019

Bases de datos

 SGBD: Software que permite insertar, modificar, eliminar y

recuperar eficazmente los datos específicos dentro de una gran
masa de información compartida por muchas aplicaciones o
sistemas

 Base de datos (BD): colección de datos gestionados por un

SGBD, que capturan la representación abstracta del
dominio de una aplicación (APL)

APLi

APLj

Estructura
de un SGBD

Gestiona la presentación

de los datos a las

aplicaciones, haciendo el
análisis e interpretación

de las consultas

BD
MS

SGA

SGBD interno

SGBD externo

Organizada en

registros

interrelacionados

Maneja los

archivos en la MS

Gestiona los datos
almacenados en los
archivos y los enlaces
entre dichos datos y las

estructuras de localización

y ensamblaje

3

EISULA. Dpto. De Computación. Isabel Besembel C. Base de Datos. Sem. U-19

2019

Bases de datos

 ¿Por qué estudiar BD?

1.

2.

Su uso expandido desde los celulares inteligentes hasta
Wikipedia

Impacto en el mundo: mercado de software (aprox. igual al de
los SO) sitios web, eBusiness, proyectos científicos, minería de
datos, inteligencia de negocio, etc.

 Principal objetivo: Simplificar el almacenamiento y

acceso a los datos

 Ejemplo:

Realización de las inscripciones y control de los estudios realizados
por los estudiantes de la ULA

 No automatizado vs automatizado

4

EISULA. Dpto. De Computación. Isabel Besembel C. Base de Datos. Sem. U-19

2019

Desarrollo de los SGBD

Inicio de los
años 60

Finales de los
60 (SGA)

Años 70 y 80. 2da.
3ra. y 4ta.
generación de SGBD

Años 90. 5ta.
generación de SGBD

Se mantienen los
métodos de acceso

Se mantienen los
métodos de acceso

Años 00. SGBD
híbridos y no
relacionales

Se mantienen los
métodos de
acceso

Sólo archivos
secuenciales

Procesamiento
en lotes

Aparecen los
métodos de
acceso

Procesamiento
en lotes, en
línea o en
tiempo real

Procesamiento
distribuido y/o
paralelo

Se mantienen todos
los tipos de
procesamiento

Se mantienen
todos los tipos de
procesamiento

Archivo lógico
= físico

Diferencia
entre archivo
lógico y físico

Tipos básicos de
datos: entero, real,
carácter, fecha, etc.

Otros tipos de datos:
imágenes, audio, voz,
animación, etc.

Se mantienen los
tipos de datos con
énfasis en el BLOB

Dependencia
lógica y física

Independencia
física

Hay independencia
lógica, física y de
localización

Manejo de objetos
compuestos y
complejos

Manejo de
documentos,
registros
extensibles y por
clave

5

EISULA. Dpto. De Computación. Isabel Besembel C. Base de Datos. Sem. U-19

2019

Desarrollo de los SGBD

Inicio de los años
60

Finales de los 60
(SGA)

No hay
compartición de
datos

No hay
compartición de
datos

Años 70 y 80.
2da. 3ra. y 4ta.
generación de
SGBD

Hay compartición
de datos

Alto nivel de
redundancia de
datos,
inconsistencia de
datos

Se mantiene la
redundancia y la
inconsistencia de
datos

Redundancia y
consistencia de
datos controlada

No hay recursos
de seguridad

Se usan algunos
recursos de
seguridad

Manejo de la
integridad y
seguridad de
datos. Transac-
ciones ACID*

Años 90. 5ta.
generación de
SGBD

Años 00. SGBD
híbridos y no
relacionales

Manejo de
cualquier tipo de
datos

Manejo de
cualquier tipo de
datos

No redundancia.
Soporte de
evolución del
esquema. Manejo
de versiones y
reglas

Transacciones
ACID de larga
duración y
cooperativas

No redundancia.
Soporte de varios
tipos no
relacionales

Transacciones
ACID o BASE**

* Atomicidad, Consistencia, aIslamiento y Durabilidad
** Básicamente disponibles (Available), consistencia-Suave y Eventual

6

EISULA. Dpto. De Computación. Isabel Besembel C. Base de Datos. Sem. U-19

2019

Inicio de los años
60

Finales de los 60
(SGA)

Datos
direccionables a
nivel de archivos

Datos
direccionables a
nivel de registros

Desarrollo de los SGBD

Años 70 y 80.
2da. 3ra. y 4ta.
generación de
SGBD

Datos
direccionables a
nivel de campo y
grupo

Años 90. 5ta.
generación de
SGBD

Años 00. SGBD
híbridos y no
relacionales

Encapsulación de
datos y de
programas

Se mantiene la
encapsulación de
datos y programas

Lenguajes de
programación con
las primitivas de
manejo de
archivos

El SGA tiene sus
primitivas de
manejo de
archivos utilizadas
desde los
lenguajes

Aparecen los
lenguajes
declarativos de
descripción y de
manipulación de
datos

No hay
recuperación por
varias claves

No hay
recuperación por
varias claves

Recuperación por
varias claves
concatenadas o no

Uso de los
lenguajes
orientados por
objetos para
descripción y
manipulación de
objetos

Se mantiene el uso
de los lenguajes de
programación,
orientados por
objetos y
declarativos

Adicionalmente
hay recuperación
por el identificador
del objeto

Se mantienen los
tipos de
recuperación

7

EISULA. Dpto. De Computación. Isabel Besembel C. Base de Datos. Sem. U-19

2019

 Eras: [Stonebraker, 2014]

1.

Jerárquico (IMS) 1968-
1970

2. Redes (CODASYL, Committee

on Data Systems Languages) 1969-
1973

3. Relacional (ER

1976)1970-1983 (R,
INGRES, DB/2)

4. Objeto (Semántica, 1977)

1983-1990 (GEM, etc.)

(PostgreSQL, MySQL,
etc.)
Semi-estructurado
(XML) 1990-2014

6.

8

5. Objeto-Relacional 1990

Proyecto

*

Reseña histórica

Proyecto

Parte

Parte

Proyecto

Proyecto

usa

Uso

Proyecto

Uso

N

usadaPor

Parte

usadaPor

Parte

Parte

M

usa

*

<proyecto>

<nombre> Grande </nombre>
…

</proyecto>
<parte>

<numero> 45 </numero>
…

EISULA. Dpto. De Computación. Isabel Besembel C. Base de Datos. Sem. U-19

2019

No estructuradas (NOSQL)

 Almacenamiento por

 Almacenamiento por

columna
(entidad/atributo/valor)

 BigTable, Google, 2006

clave/valor (tablas hash)

 Dynamo, Amazon, 2007

 Membase, Zynga, 2009

 HBase, Facebook, Yahoo, 2007

 Hypertable, Baidu, Rediff, 2007

 Kyoto Cabinet

 Redis, 2009

 Documental

 Cassandra, Facebook, Twitter,

 CouchDB, Apple, BBC, Cern,

2008

2008

 Voldemort, LinkedIn, 2008

 MongoDB, FourSquare, 2010

 Riak, Comcast, 2008

 Basadas en Grafos

 Neo4j, Box.net, 2003

 FlockDB, Twitter, 2010

Tiwari, S. Professional NOSQL, Jhon Wiley, 2011

 Hadoop, Lucene, 2011

9

EISULA. Dpto. De Computación. Isabel Besembel C. Base de Datos. Sem. U-19

2019

Propiedades de un SGBDR

 Un SMBD relacional debe cumplir con al menos estas

tres propiedades:

1. Debe almacenar los datos como relaciones donde cada columna

debe ser almacenada independientemente e identificada con su
nombre y el orden de sus filas es irrelevante

2.

Las operaciones disponibles deben ser verdaderamente
relacionales, esto es que ellas deben generar nuevas relaciones a
partir de las relaciones operandos

3. Debe soportar al menos una variante de la operación reunión

(join)

10

EISULA. Dpto. De Computación. Isabel Besembel C. Base de Datos. Sem. U-19

2019

Objetivos de un SGBDR

1.

2.

Independencia física: debe permitir la realización de
estructuras de almacenamiento de datos en forma
independiente de su estructura lógica en la realidad

Ventajas: los cambios en la estructura lógica no implican cambios en
la de almacenamiento, las consideraciones sobre el mejor manejo de
los datos almacenados quedan a cargo del SGBD y los cambio en la
estructura de almacenamiento no implican cambios en las APLs

Independencia lógica: debe permitir una cierta
independencia entre los datos vistos por las
aplicaciones y la estructura lógica de ellos en la
realidad

Ventajas: soporte de la evolución de los datos y que cada grupo de
trabajo vea esos datos como cada grupo lo desea

11

EISULA. Dpto. De Computación. Isabel Besembel C. Base de Datos. Sem. U-19

2019

Independencia lógica

12

EISULA. Dpto. De Computación. Isabel Besembel C. Base de Datos. Sem. U-19

2019

Objetivos de un SGBDR

3. Manipulación de los datos por personas no

especializadas en computación:

se logra permitiendo que cualquier persona consulte y actualice (si
está autorizada) los datos en la base de datos, por medio de
lenguajes de programación no procedimentales, que permiten
expresar lo que se desea obtener, sin describir la forma de hacerlo

4. Eficacidad en el acceso a los datos:

se permite el acceso eficaz a los datos sin tener en cuenta que el
que hace el acceso sea especialista o no en el área y que conozca o
no la estructura interna de los datos. El tiempo de respuesta está
íntimamente ligado al número de accesos a disco, lo que será
soportado por el SGBD

13

EISULA. Dpto. De Computación. Isabel Besembel C. Base de Datos. Sem. U-19

2019

Objetivos de un SGBDR

5. Administración centralizada de los datos:

debe existir un grupo de trabajo dentro de la organización que se
dedique a la definición de las estructuras de almacenamiento y de
los datos de la base siguiendo su evolución a través del tiempo.
Dicho grupo debe formarse con personas especializadas tanto en el
área como en la misma organización

6. Redundancia de datos controlada:

la administración centralizada debe velar por la no duplicación física
de los datos que serán compartidos por todos los usuarios, y en
caso que sea absolutamente necesaria un cierto nivel de
redundancia, ésta debe estar estrictamente controlada por el SGBD

14

EISULA. Dpto. De Computación. Is